Measurement of the proton-air cross-section at sqrt(s) = 57 TeV with the Pierre Auger Observatory

Abreu, P.; Aglietta, M.; Ahn, E. J.; Albuquerque, I. F. M.; Allard, D.; Allekotte, I.; Allen, J.; Allison, P.; Almeda, A.; Alvarez Castillo, J.; Alvarez Muñiz, J.; Ambrosio, M.; Aminaei, A.; Anchordoqui, L.; Andringa, S.; Antičić, T.; Aramo, C.; Arganda, E.; Arqueros, F.; Asorey, H.; Assis, P.; Aublin, J.; Ave, M.; Avenier, M.; Avila, G.; Bäcker, T.; Badescu, A. M.; Balzer, M.; Barber, K. B.; Barbosa, A. F.; Bardenet, R.; Barroso, S. L. C.; Baughman f, B.; Bäuml, J.; Beatty, J. J.; Becker, B. R.; Becker, K. H.; Bellétoile, A.; Bellido, J. A.; Benzvi, S.; Berat, C.; Bertou, X.; Biermann, P. L.; Billoir, P.; Blanco, F.; Blanco, M.; Bleve, C.; Blümer, H.; Boháčová, M.; Boncioli, D.; Bonifazi, C.; Bonino, R.; Borodai, N.; Brack, J.; Brancus, I.; Brogueira, P.; Brown, W. C.; Bruijn, R.; Buchholz, P.; Bueno, A.; Burton, R. E.; Caballero Mora, K. S.; Caramete, L.; Caruso, R.; Castellina, A.; Catalano, O.; Cataldi, G.; Cazon, L.; Cester, R.; Chauvin, J.; Cheng, S. H.; Chiavassa, A.; Chinellato, J. A.; Chirinos Diaz, J.; Chudoba, J.; Clay, R. W.; Coluccia, MARIA RITA; Conceição, R.; Contreras, F.; Cook, H.; Cooper, M. J.; Coppens, J.; Cordier, A.; Coutu, S.; Covault, C. E.; Creusot, A.; Criss, A.; Cronin, J.; Curutiu, A.; Dagoret Campagne, S.; Dallier, R.; Dasso, S.; Daumiller, K.; Dawson, B. R.; de Almeida, R. M.; De Domenico, M.; De Donato, C.; de Jong, S. J.; De La Vega, G.; de Mello Junior, W. J. M.; de Mello Neto, J. R. T.; DE MITRI, Ivan; de Souza, V.; de Vries, K. D.; Decerprit g, G.; del Peral, L.; del Río, M.; Deligny, O.; Dembinski, H.; Dhital, N.; Di Giulio, C.; Díaz Castro, M. L.; Diep, P. N.; Dobrigkeit, C.; Docters, W.; D'Olivo, J. C.; Dong, P. N.; Dorofeev, A.; dos Anjos, J. C.; Dova, M. T.; D'Urso, D.; Dutan, I.; Ebr, J.; Engel, R.; Erdmann, M.; Escobar, C. O.; Espadanal, J.; Etchegoyen, A.; Facal San Luis, P.; Fajardo Tapia, I.; Falcke, H.; Farrar, G.; Fauth, A. C.; Fazzini, N.; Ferguson, A. P.; Ferrero, A.; Fick, B.; Filevich, A.; Filipčič, A.; Fliescher, S.; Fracchiolla, C. E.; Fraenkel, E. D.; Fratu, O.; Fröhlich, U.; Fuchs, B.; Gaior, R.; Gamarra, R. F.; Gambetta, S.; García, B.; Garcia Gamez, D.; Garcia Pinto, D.; Gascon, A.; Gemmeke, H.; Gesterling, K.; Ghia, P. L.; Giaccari, U.; Giller, M.; Glass, H.; Gold, M. S.; Golup, G.; Gomez Albarracin, F.; Gómez Berisso, M.; Gómez Vitale, P. F.; Gonçalves, P.; Gonzalez, D.; Gonzalez, J. G.; Gookin, B.; Góra, D.; Gorgi, A.; Gouffon, P.; Gozzini, S. R.; Grashorn, E.; Grebe, S.; Griffith, N.; Grigat, M.; Grillo, A. F.; Guardincerri, Y.; Guarino, F.; Guedes, G. P.; Guzman, A.; Hague, J. D.; Hansen, P.; Harari, D.; Harmsma, S.; Harrison, T. A.; Harton, J. L.; Haungs, A.; Hebbeker, T.; Heck, D.; Herve, A. E.; Hojvat, C.; Hollon, N.; Holmes, V. C.; Homola, P.; Hörandel, J. R.; Horneffer, A.; Horvath, P.; Hrabovský, M.; Huege, T.; Insolia, A.; Ionita, F.; Italiano, A.; Jarne, C.; Jiraskova, S.; Josebachuili, M.; Kadija, K.; Kampert, K. H.; Karhan, P.; Kasper, P.; Kégl, B.; Keilhauer, B.; Keivani, A.; Kelley, J. L.; Kemp, E.; Kieckhafer, R. M.; Klages, H. O.; Kleifges, M.; Kleinfeller, J.; Knapp, J.; Koang, D. H.; Kotera, K.; Krohm, N.; Krömer, O.; Kruppke Hansen, D.; Kuehn, F.; Kuempel, D.; Kulbartz, J. K.; Kunka, N.; La Rosa, G.; Lachaud, C.; Lauer, R.; Lautridou, P.; Le Coz, S.; Leão, M. S. A. B.; Lebrun, D.; Lebrun, P.; Leigui de Oliveira, M. A.; Lemiere, A.; Letessier Selvon, A.; Lhenry Yvon, I.; Link, K.; López, R.; Lopez Agüera, A.; Louedec, K.; Lozano Bahilo, J.; Lu, L.; Lucero, A.; Ludwig, M.; Lyberis, H.; Macolino, C.; Maldera, S.; Mandat, D.; Mantsch, P.; Mariazzi, A. G.; Marin, J.; Marin, V.; Maris, I. C.; Marquez Falcon, H. R.; Marsella, Giovanni; Martello, Daniele; Martin, L.; Martinez, H.; Martínez Bravo, O.; Mathes, H. J.; Matthews, J.; Matthews, J. A. J.; Matthiae, G.; Maurizio, D.; Mazur, P. O.; Medina Tanco, G.; Melissas, M.; Melo, D.; Menichetti, E.; Menshikov, A.; Mertsch, P.; Meurer, C.; Mićanović, S.; Micheletti, M. I.; Miller, W.; Miramonti, L.; Molina Bueno, L.; Mollerach, S.; Monasor, M.; Monnier Ragaigne, D.; Montanet, F.; Morales, B.; Morello, C.; Moreno, E.; Moreno, J. C.; Morris, C.; Mostafá, M.; Moura, C. A.; Mueller, S.; Muller, M. A.; Müller, G.; Münchmeyer, M.; Mussa, R.; Navarra, G.; Navarro, J. L.; Navas, S.; Necesal, P.; Nellen, L.; Nelles, A.; Neuser, J.; Nhung, P. T.; Niemietz, L.; Nierstenhoefer, N.; Nitz, D.; Nosek, D.; Nožka, L.; Nyklicek, M.; Oehlschläger, J.; Olinto, A.; Ortiz, M.; Pacheco, N.; Pakk Selmi Dei, D.; Palatka, M.; Pallotta, J.; Palmieri, N.; Parente, G.; Parizot, E.; Parra, A.; Parsons, R. D.; Pastor, S.; Paul, T.; Pech, M.; Pękala, J.; Pelayo, R.; Pepe, I. M.; Perrone, Lorenzo; Pesce, R.; Petermann, E.; Petrera, S.; Petrinca, P.; Petrolini, A.; Petrov, Y.; Petrovic, J.; Pfendner, C.; Phan, N.; Piegaia, R.; Pierog, T.; Pieroni, P.; Pimenta, M.; Pirronello, V.; Platino, M.; Ponce, V. H.; Pontz, M.; Privitera, P.; Prouza, M.; Quel, E. J.; Querchfeld, S.; Rautenberg, J.; Ravel, O.; Ravignani, D.; Revenu, B.; Ridky, J.; Riggi, S.; Risse, M.; Ristori, P.; Rivera, H.; Rizi, V.; Roberts, J.; Robledo, C.; Rodrigues de Carvalho, W.; Rodriguez, G.; Rodriguez Martino, J.; Rodriguez Rojo, J.; Rodriguez Cabo, I.; Rodríguez Frías, M. D.; Ros, G.; Rosado, J.; Rossler, T.; Roth, M.; Rouillé d'Orfeuil, B.; Roulet, E.; Rovero, A. C.; Rühle, C.; Saftoiu, A.; Salamida, F.; Salazar, H.; Salesa Greus, F.; Salina, G.; Sánchez, F.; Santo, C. E.; Santos, E.; Santos, E. M.; Sarazin, F.; Sarkar, B.; Sarkar, S.; Sato, R.; Scharf, N.; Scherini, V.; Schieler, H.; Schiffer, P.; Schmidt, A.; Scholten, O.; Schoorlemmer, H.; Schovancova, J.; Schovánek, P.; Schröder, F.; Schulte, S.; Schuster, D.; Sciutto, S. J.; Scuderi, M.; Segreto, A.; Settimo, M.; Shadkam, A.; Shellard, R. C.; Sidelnik, I.; Sigl, G.; Silva Lopez, H. H.; Sima, O.; Śmiałkowski, A.; Šmída, R.; Snow, G. R.; Sommers, P.; Sorokin, J.; Spinka, H.; Squartini, R.; Srivastava, Y. N.; Stanic, S.; Stapleton, J.; Stasielak, J.; Stephan, M.; Stutz, A.; Suarez, F.; Suomijärvi, T.; Supanitsky, A. D.; Šuša, T.; Sutherland, M. S.; Swain, J.; Szadkowski, Z.; Szuba, M.; Tamashiro, A.; Tapia, A.; Tartare, M.; Taşcău, O.; Tavera Ruiz, C. G.; Tcaciuc, R.; Tegolo, D.; Thao, N. T.; Thomas, D.; Tiffenberg, J.; Timmermans, C.; Tkaczyk, W.; Todero Peixoto, C. J.; Toma, T.; Tomé, B.; Tonachini, A.; Travnicek, P.; Tridapalli, D. B.; Tristram, G.; Trovato, E.; Tueros, M.; Ulrich, R.; Unger, M.; Urban, M.; Valdés Galicia, J. F.; Valiño, I.; Valore, L.; van den Berg, A. M.; Varela, E.; Vargas Cárdenas, B.; Vázquez, J. R.; Vázquez, R. A.; Veberič, D.; Verzi, V.; Vicha, J.; Videla, M.; Villaseñor, L.; Wahlberg, H.; Wahrlich, P.; Wainberg, O.; Walz, D.; Warner, D.; Watson, A. A.; Weber, M.; Weidenhaupt, K.; Weindl, A.; Westerhoff, S.; Whelan, B. J.; Widom, A.; Wieczorek, G.; Wiencke, L.; Wilczyńska, B.; Wilczyński, H.; Will, M.; Williams, C.; Winchen, T.; Winnick, M. G.; Wommer, M.; Wundheiler, B.; Yamamoto a, T.; Yapici, T.; Younk, P.; Yuan, G.; Yushkov, A.; Zamorano, B.; Zas, E.; Zavrtanik, D.; Zavrtanik, M.; Zaw h, I.; Zepeda, A.; Zhu, Y.; Zimbres Silva, M.; Ziolkowski, M.

doi:10.1103/PhysRevLett.109.062002

We report a measurement of the proton-air cross section for particle production at the center-of-mass energy per nucleon of 57 TeV. This is derived from the distribution of the depths of shower maxima observed with the Pierre Auger Observatory: systematic uncertainties are studied in detail. Analyzing the tail of the distribution of the shower maxima, a proton-air cross section of [505±22(stat)-36+28(syst)] mb is found.

Measurement of the proton-air cross-section at sqrt(s) = 57 TeV with the Pierre Auger Observatory

P. Abreu;M. Aglietta;E. J. Ahn;I. F. M. Albuquerque;D. Allard;I. Allekotte;J. Allen;P. Allison;A. Almeda;J. Alvarez Castillo;J. Alvarez Muñiz;M. Ambrosio;A. Aminaei;L. Anchordoqui;S. Andringa;T. Antičić;C. Aramo;E. Arganda;F. Arqueros;H. Asorey;P. Assis;J. Aublin;M. Ave;M. Avenier;G. Avila;T. Bäcker;A. M. Badescu;M. Balzer;K. B. Barber;A. F. Barbosa;R. Bardenet;S. L. C. Barroso;B. Baughman f;J. Bäuml;J. J. Beatty;B. R. Becker;K. H. Becker;A. Bellétoile;J. A. Bellido;S. BenZvi;C. Berat;X. Bertou;P. L. Biermann;P. Billoir;F. Blanco;M. Blanco;C. Bleve;H. Blümer;M. Boháčová;D. Boncioli;C. Bonifazi;R. Bonino;N. Borodai;J. Brack;I. Brancus;P. Brogueira;W. C. Brown;R. Bruijn;P. Buchholz;A. Bueno;R. E. Burton;K. S. Caballero Mora;L. Caramete;R. Caruso;A. Castellina;O. Catalano;G. Cataldi;L. Cazon;R. Cester;J. Chauvin;S. H. Cheng;A. Chiavassa;J. A. Chinellato;J. Chirinos Diaz;J. Chudoba;R. W. Clay;COLUCCIA, MARIA RITA;R. Conceição;F. Contreras;H. Cook;M. J. Cooper;J. Coppens;A. Cordier;S. Coutu;C. E. Covault;A. Creusot;A. Criss;J. Cronin;A. Curutiu;S. Dagoret Campagne;R. Dallier;S. Dasso;K. Daumiller;B. R. Dawson;R. M. de Almeida;M. De Domenico;C. De Donato;S. J. de Jong;G. De La Vega;W. J. M. de Mello Junior;J. R. T. de Mello Neto;DE MITRI, Ivan;V. de Souza;K. D. de Vries;G. Decerprit g;L. del Peral;M. del Río;O. Deligny;H. Dembinski;N. Dhital;C. Di Giulio;M. L. Díaz Castro;P. N. Diep;C. Dobrigkeit;W. Docters;J. C. D'Olivo;P. N. Dong;A. Dorofeev;J. C. dos Anjos;M. T. Dova;D. D'Urso;I. Dutan;J. Ebr;R. Engel;M. Erdmann;C. O. Escobar;J. Espadanal;A. Etchegoyen;P. Facal San Luis;I. Fajardo Tapia;H. Falcke;G. Farrar;A. C. Fauth;N. Fazzini;A. P. Ferguson;A. Ferrero;B. Fick;A. Filevich;A. Filipčič;S. Fliescher;C. E. Fracchiolla;E. D. Fraenkel;O. Fratu;U. Fröhlich;B. Fuchs;R. Gaior;R. F. Gamarra;S. Gambetta;B. García;D. Garcia Gamez;D. Garcia Pinto;A. Gascon;H. Gemmeke;K. Gesterling;P. L. Ghia;U. Giaccari;M. Giller;H. Glass;M. S. Gold;G. Golup;F. Gomez Albarracin;M. Gómez Berisso;P. F. Gómez Vitale;P. Gonçalves;D. Gonzalez;J. G. Gonzalez;B. Gookin;D. Góra;A. Gorgi;P. Gouffon;S. R. Gozzini;E. Grashorn;S. Grebe;N. Griffith;M. Grigat;A. F. Grillo;Y. Guardincerri;F. Guarino;G. P. Guedes;A. Guzman;J. D. Hague;P. Hansen;D. Harari;S. Harmsma;T. A. Harrison;J. L. Harton;A. Haungs;T. Hebbeker;D. Heck;A. E. Herve;C. Hojvat;N. Hollon;V. C. Holmes;P. Homola;J. R. Hörandel;A. Horneffer;P. Horvath;M. Hrabovský;T. Huege;A. Insolia;F. Ionita;A. Italiano;C. Jarne;S. Jiraskova;M. Josebachuili;K. Kadija;K. H. Kampert;P. Karhan;P. Kasper;B. Kégl;B. Keilhauer;A. Keivani;J. L. Kelley;E. Kemp;R. M. Kieckhafer;H. O. Klages;M. Kleifges;J. Kleinfeller;J. Knapp;D. H. Koang;K. Kotera;N. Krohm;O. Krömer;D. Kruppke Hansen;F. Kuehn;D. Kuempel;J. K. Kulbartz;N. Kunka;G. La Rosa;C. Lachaud;R. Lauer;P. Lautridou;S. Le Coz;M. S. A. B. Leão;D. Lebrun;P. Lebrun;M. A. Leigui de Oliveira;A. Lemiere;A. Letessier Selvon;I. Lhenry Yvon;K. Link;R. López;A. Lopez Agüera;K. Louedec;J. Lozano Bahilo;L. Lu;A. Lucero;M. Ludwig;H. Lyberis;C. Macolino;S. Maldera;D. Mandat;P. Mantsch;A. G. Mariazzi;J. Marin;V. Marin;I. C. Maris;H. R. Marquez Falcon;MARSELLA, GIOVANNI;MARTELLO, Daniele;L. Martin;H. Martinez;O. Martínez Bravo;H. J. Mathes;J. Matthews;J. A. J. Matthews;G. Matthiae;D. Maurizio;P. O. Mazur;G. Medina Tanco;M. Melissas;D. Melo;E. Menichetti;A. Menshikov;P. Mertsch;C. Meurer;S. Mićanović;M. I. Micheletti;W. Miller;L. Miramonti;L. Molina Bueno;S. Mollerach;M. Monasor;D. Monnier Ragaigne;F. Montanet;B. Morales;C. Morello;E. Moreno;J. C. Moreno;C. Morris;M. Mostafá;C. A. Moura;S. Mueller;M. A. Muller;G. Müller;M. Münchmeyer;R. Mussa;G. Navarra;J. L. Navarro;S. Navas;P. Necesal;L. Nellen;A. Nelles;J. Neuser;P. T. Nhung;L. Niemietz;N. Nierstenhoefer;D. Nitz;D. Nosek;L. Nožka;M. Nyklicek;J. Oehlschläger;A. Olinto;M. Ortiz;N. Pacheco;D. Pakk Selmi Dei;M. Palatka;J. Pallotta;N. Palmieri;G. Parente;E. Parizot;A. Parra;R. D. Parsons;S. Pastor;T. Paul;M. Pech;J. Pękala;R. Pelayo;I. M. Pepe;PERRONE, Lorenzo;R. Pesce;E. Petermann;S. Petrera;P. Petrinca;A. Petrolini;Y. Petrov;J. Petrovic;C. Pfendner;N. Phan;R. Piegaia;T. Pierog;P. Pieroni;M. Pimenta;V. Pirronello;M. Platino;V. H. Ponce;M. Pontz;P. Privitera;M. Prouza;E. J. Quel;S. Querchfeld;J. Rautenberg;O. Ravel;D. Ravignani;B. Revenu;J. Ridky;S. Riggi;M. Risse;P. Ristori;H. Rivera;V. Rizi;J. Roberts;C. Robledo;W. Rodrigues de Carvalho;G. Rodriguez;J. Rodriguez Martino;J. Rodriguez Rojo;I. Rodriguez Cabo;M. D. Rodríguez Frías;G. Ros;J. Rosado;T. Rossler;M. Roth;B. Rouillé d'Orfeuil;E. Roulet;A. C. Rovero;C. Rühle;A. Saftoiu;F. Salamida;H. Salazar;F. Salesa Greus;G. Salina;F. Sánchez;C. E. Santo;E. Santos;E. M. Santos;F. Sarazin;B. Sarkar;S. Sarkar;R. Sato;N. Scharf;V. Scherini;H. Schieler;P. Schiffer;A. Schmidt;O. Scholten;H. Schoorlemmer;J. Schovancova;P. Schovánek;F. Schröder;S. Schulte;D. Schuster;S. J. Sciutto;M. Scuderi;A. Segreto;M. Settimo;A. Shadkam;R. C. Shellard;I. Sidelnik;G. Sigl;H. H. Silva Lopez;O. Sima;A. Śmiałkowski;R. Šmída;G. R. Snow;P. Sommers;J. Sorokin;H. Spinka;R. Squartini;Y. N. Srivastava;S. Stanic;J. Stapleton;J. Stasielak;M. Stephan;A. Stutz;F. Suarez;T. Suomijärvi;A. D. Supanitsky;T. Šuša;M. S. Sutherland;J. Swain;Z. Szadkowski;M. Szuba;A. Tamashiro;A. Tapia;M. Tartare;O. Taşcău;C. G. Tavera Ruiz;R. Tcaciuc;D. Tegolo;N. T. Thao;D. Thomas;J. Tiffenberg;C. Timmermans;W. Tkaczyk;C. J. Todero Peixoto;T. Toma;B. Tomé;A. Tonachini;P. Travnicek;D. B. Tridapalli;G. Tristram;E. Trovato;M. Tueros;R. Ulrich;M. Unger;M. Urban;J. F. Valdés Galicia;I. Valiño;L. Valore;A. M. van den Berg;E. Varela;B. Vargas Cárdenas;J. R. Vázquez;R. A. Vázquez;D. Veberič;V. Verzi;J. Vicha;M. Videla;L. Villaseñor;H. Wahlberg;P. Wahrlich;O. Wainberg;D. Walz;D. Warner;A. A. Watson;M. Weber;K. Weidenhaupt;A. Weindl;S. Westerhoff;B. J. Whelan;A. Widom;G. Wieczorek;L. Wiencke;B. Wilczyńska;H. Wilczyński;M. Will;C. Williams;T. Winchen;M. G. Winnick;M. Wommer;B. Wundheiler;T. Yamamoto a;T. Yapici;P. Younk;G. Yuan;A. Yushkov;B. Zamorano;E. Zas;D. Zavrtanik;M. Zavrtanik;I. Zaw h;A. Zepeda;Y. Zhu;M. Zimbres Silva;M. Ziolkowski

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