Abstract

We present a new method for probing the hadronic interaction models at ultrahigh energy and extracting details about mass composition. This is done using the time profiles of the signals recorded with the water- Cherenkov detectors of the Pierre Auger Observatory. The profiles arise from a mix of the muon and electromagnetic components of air showers. Using the risetimes of the recorded signals, we define a new parameter, which we use to compare our observations with predictions from simulations. We find, first, inconsistencies between our data and predictions over a greater energy range and with substantially more events than in previous studies. Second, by calibrating the new parameter with fluorescence measurements from observations made at the Auger Observatory, we can infer the depth of shower maximum Xmax for a sample of over 81,000 events extending from 0.3 to over 100 EeV. Above 30 EeV, the sample is nearly 14 times larger than what is currently available from fluorescence measurements and extending the covered energy range by half a decade. The energy dependence of <Xmax> is compared to simulations and interpreted in terms of the mean of the logarithmic mass. We find good agreement with previous work and extend the measurement of the mean depth of shower maximum to greater energies than before, reducing significantly the statistical uncertainty associated with the inferences about mass composition.

Autore Pugliese

• Martello Daniele , Marsella Giovanni , D'amico Stefano , Perrone Lorenzo , Strafella Francesco

Tutti gli autori

• Aab, A. , Abreu, P. , Aglietta, M. , Al Samarai, I. , Albuquerque, I. F. M. , Allekotte, I. , Almela, A. , Alvarez Castillo, J. , Alvarez-Muñiz, J. , Anastasi, G. A. , Anchordoqui, L. , Andrada, B. , Andringa, S. , Aramo, C. , Arqueros, F. , Arsene, N. , Asorey, H. , Assis, P. , Aublin, J. , Avila, G. , Badescu, A. M. , Balaceanu, A. , Barbato, F. , Barreira Luz, R. J. , Beatty, J. J. , Becker, K. H. , Bellido, J. A. , Berat, C. , Bertaina, M. E. , Bertou, X. , Biermann, P. L. , Biteau, J. , Blaess, S. G. , Blanco, A. , Blazek, J. , Bleve, C. , Bohã¡äovã¡, M. , Boncioli, D. , Bonifazi, C. , Borodai, N. , Botti, A. M. , Brack, J. , Brancus, I. , Bretz, T. , Bridgeman, A. , Briechle, F. L. , Buchholz, P. , Bueno, A. , Buitink, S. , Buscemi, M. , Caballero-Mora, K. S. , Caccianiga, L. , Cancio, A. , Canfora, F. , Caramete, L. , Caruso, R. , Castellina, A. , Catalani, F. , Cataldi, G. , Cazon, L. , Chavez, A. G. , Chinellato, J. A. , Chudoba, J. , Clay, R. W. , Cobos, A. , Colalillo, R. , Coleman, A. , Collica, L. , Coluccia, M. R. , Conceiã§ã£o, R. , Consolati, G. , Contreras, F. , Cooper, M. J. , Coutu, S. , Covault, C. E. , Cronin, J. , D'Amico, S. , Daniel, B. , Dasso, S. , Daumiller, K. , Dawson, B. R. , De Almeida, R. M. , De Jong, S. J. , De Mauro, G. , De Mello Neto, J. R. T. , De Mitri, I. , De Oliveira, J. , De Souza, V. , Debatin, J. , Deligny, O. , Díaz Castro, M. L. , Diogo, F. , Dobrigkeit, C. , D'Olivo, J. C. , Dorosti, Q. , Dos Anjos, R. C. , Dova, M. T. , Dundovic, A. , Ebr, J. , Engel, R. , Erdmann, M. , Erfani, M. , Escobar, C. O. , Espadanal, J. , Etchegoyen, A. , Falcke, H. , Farmer, J. , Farrar, G. , Fauth, A. C. , Fazzini, N. , Fenu, F. , Fick, B. , Figueira, J. M. , Filipäiä, A. , Fratu, O. , Freire, M. M. , Fujii, T. , Fuster, A. , Gaior, R. , Garcã­a, B. , Garcia-Pinto, D. , Gatã©, F. , Gemmeke, H. , Gherghel-Lascu, A. , Ghia, P. L. , Giaccari, U. , Giammarchi, M. , Giller, M. , Gå‚as, D. , Glaser, C. , Golup, G. , Gómez Berisso, M. , Gómez Vitale, P. F. , Gonzã¡lez, N. , Gorgi, A. , Gorham, P. , Grillo, A. F. , Grubb, T. D. , Guarino, F. , Guedes, G. P. , Halliday, R. , Hampel, M. R. , Hansen, P. , Harari, D. , Harrison, T. A. , Harton, J. L. , Haungs, A. , Hebbeker, T. , Heck, D. , Heimann, P. , Herve, A. E. , Hill, G. C. , Hojvat, C. , Holt, E. , Homola, P. , Hã¶randel, J. R. , Horvath, P. , Hrabovskã½, M. , Huege, T. , Hulsman, J. , Insolia, A. , Isar, P. G. , Jandt, I. , Johnsen, J. A. , Josebachuili, M. , Jurysek, J. , Kã¤ã¤pã¤, A. , Kambeitz, O. , Kampert, K. H. , Keilhauer, B. , Kemmerich, N. , Kemp, E. , Kemp, J. , Kieckhafer, R. M. , Klages, H. O. , Kleifges, M. , Kleinfeller, J. , Krause, R. , Krohm, N. , Kuempel, D. , Kukec Mezek, G. , Kunka, N. , Kuotb Awad, A. , Lago, B. L. , Lahurd, D. , Lang, R. G. , Lauscher, M. , Legumina, R. , Leigui De Oliveira, M. A. , Letessier-Selvon, A. , Lhenry-Yvon, I. , Link, K. , Lo Presti, D. , Lopes, L. , Lã³pez, R. , López Casado, A. , Lorek, R. , Luce, Q. , Lucero, A. , Malacari, M. , Mallamaci, M. , Mandat, D. , Mantsch, P. , Mariazzi, A. G. , MariåŸ, I. C. , Marsella, G. , Martello, D. , Martinez, H. , Martínez Bravo, O. , Masías Meza, J. J. , Mathes, H. J. , Mathys, S. , Matthews, J. , Matthews, J. A. J. , Matthiae, G. , Mayotte, E. , Mazur, P. O. , Medina, C. , Medina-Tanco, G. , Melo, D. , Menshikov, A. , Merenda, K. -. D. , Michal, S. , Micheletti, M. I. , Middendorf, L. , Miramonti, L. , Mitrica, B. , Mockler, D. , Mollerach, S. , Montanet, F. , Morello, C. , Mostafã¡, M. , Mã¼ller, A. L. , Mã¼ller, G. , Muller, M. A. , Mã¼ller, S. , Mussa, R. , Naranjo, I. , Nellen, L. , Nguyen, P. H. , Niculescu-Oglinzanu, M. , Niechciol, M. , Niemietz, L. , Niggemann, T. , Nitz, D. , Nosek, D. , Novotny, V. , Noå½ka, L. , Nãºã±ez, L. A. , Ochilo, L. , Oikonomou, F. , Olinto, A. , Palatka, M. , Pallotta, J. , Papenbreer, P. , Parente, G. , Parra, A. , Paul, T. , Pech, M. , Pedreira, F. , Pè©kala, J. , Pelayo, R. , Peña-Rodriguez, J. , Pereira, L. A. S. , Perlin, M. , Perrone, L. , Peters, C. , Petrera, S. , Phuntsok, J. , Piegaia, R. , Pierog, T. , Pimenta, M. , Pirronello, V. , Platino, M. , Plum, M. , Porowski, C. , Prado, R

Titolo volume/Rivista

PHYSICAL REVIEW D

Anno di pubblicazione

2017

ISSN

2470-0010

ISBN

Non Disponibile

Numero di citazioni Wos

Nessuna citazione

Ultimo Aggiornamento Citazioni

Non Disponibile

Numero di citazioni Scopus

Non Disponibile

0

Ultimo Aggiornamento Citazioni

28/04/2018

Settori ERC

Non Disponibile

Codici ASJC

Non Disponibile