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The Auger Engineering Radio Array (AERA), part of the Pierre Auger Observatory, is currently the largest array of radio antenna stations deployed for the detection of cosmic rays, spanning an area of 17 km2 with 153 radio stations. It detects the radio emission of extensive air showers produced by cosmic rays in the 30-80 MHz band. Here, we report the AERA measurements of the depth of the shower maximum (Xmax), a probe for mass composition, at cosmic-ray energies between 1017.5 and 1018.8 eV, which show agreement with earlier measurements with the fluorescence technique at the Pierre Auger Observatory. We show advancements in the method for radio Xmax reconstruction by comparison to dedicated sets of CORSIKA/COREAS air-shower simulations, including steps of reconstruction-bias identification and correction, which is of particular importance for irregular or sparse radio arrays. Using the largest set of radio air-shower measurements to date, we show the radio Xmaxresolution as a function of energy, reaching a resolution better than 15 g cm-2 at the highest energies, demonstrating that radio Xmax measurements are competitive with the established high-precision fluorescence technique. In addition, we developed a procedure for performing an extensive data-driven study of systematic uncertainties, including the effects of acceptance bias, reconstruction bias, and the investigation of possible residual biases. These results have been cross-checked with air showers measured independently with both the radio and fluorescence techniques, a setup unique to the Pierre Auger Observatory.
Radio measurements of the depth of air-shower maximum at the Pierre Auger Observatory
Abdul Halim, A.;Abreu, P.;Aglietta, M.;Allekotte, I.;Cheminant, K. Almeida;Almela, A.;Aloisio, R.;Alvarez-Muñiz, J.;Yebra, J. Ammerman;Anastasi, G. A.;Anchordoqui, L.;Andrada, B.;Andringa, S.;Anukriti, null;Apollonio, L.;Aramo, C.;Ferreira, P. R. Araújo;Arnone, E.;Velázquez, J. C. Arteaga;Assis, P.;Avila, G.;Avocone, E.;Bakalova, A.;Barbato, F.;Mocellin, A. Bartz;Bellido, J. A.;Berat, C.;Bertaina, M. E.;Bhatta, G.;Bianciotto, M.;Biermann, P. L.;Binet, V.;Bismark, K.;Bister, T.;Biteau, J.;Blazek, J.;Bleve, C.;Blümer, J.;Boháčová, M.;Boncioli, D.;Bonifazi, C.;Arbeletche, L. Bonneau;Borodai, N.;Brack, J.;Orchera, P. G. Brichetto;Briechle, F. L.;Bueno, A.;Buitink, S.;Buscemi, M.;Büsken, M.;Bwembya, A.;Caballero-Mora, K. S.;Cabana-Freire, S.;Caccianiga, L.;Caruso, R.;Castellina, A.;Catalani, F.;Cataldi, G.;Cazon, L.;Cerda, M.;Cermenati, A.;Chinellato, J. A.;Chudoba, J.;Chytka, L.;Clay, R. W.;Cerutti, A. C. Cobos;Colalillo, R.;Coleman, A.;Coluccia, M. R.;Conceição, R.;Condorelli, A.;Consolati, G.;Conte, M.;Convenga, F.;dos Santos, D. Correia;Costa, P. J.;Covault, C. E.;Cristinziani, M.;Sanchez, C. S. Cruz;Dasso, S.;Daumiller, K.;Dawson, B. R.;de Almeida, R. M.;de Jesús, J.;de Jong, S. J.;Neto, J. R. T. de Mello;De Mitri, I.;de Oliveira, J.;Franco, D. de Oliveira;de Palma, F.;de Souza, V.;de Errico, B. P. de Souza;De Vito, E.;Del Popolo, A.;Deligny, O.;Denner, N.;Deval, L.;di Matteo, A.;Dobre, M.;Dobrigkeit, C.;D'Olivo, J. C.;Mendes, L. M. Domingues;Dorosti, Q.;dos Anjos, J. C.;dos Anjos, R. C.;Ebr, J.;Ellwanger, F.;Emam, M.;Engel, R.;Epicoco, I.;Erdmann, M.;Etchegoyen, A.;Evoli, C.;Falcke, H.;Farmer, J.;Farrar, G.;Fauth, A. C.;Fazzini, N.;Feldbusch, F.;Fenu, F.;Fernandes, A.;Fick, B.;Figueira, J. M.;Filipčič, A.;Fitoussi, T.;Flaggs, B.;Fodran, T.;Fujii, T.;Fuster, A.;Galea, C.;Galelli, C.;García, B.;Gaudu, C.;Gemmeke, H.;Gesualdi, F.;Gherghel-Lascu, A.;Ghia, P. L.;Giaccari, U.;Glombitza, J.;Gobbi, F.;Gollan, F.;Golup, G.;Berisso, M. Gómez;Vitale, P. F. Gómez;Gongora, J. P.;González, J. M.;González, N.;Goos, I.;Góra, D.;Gorgi, A.;Gottowik, M.;Grubb, T. D.;Guarino, F.;Guedes, G. P.;Guido, E.;Gülzow, L.;Hahn, S.;Hamal, P.;Hampel, M. R.;Hansen, P.;Harari, D.;Harvey, V. M.;Haungs, A.;Hebbeker, T.;Hojvat, C.;Hörandel, J. R.;Horvath, P.;Hrabovský, M.;Huege, T.;Insolia, A.;Isar, P. G.;Janecek, P.;Jilek, V.;Johnsen, J. A.;Jurysek, J.;Kampert, K. -H.;Keilhauer, B.;Khakurdikar, A.;Covilakam, V. V. Kizakke;Klages, H. O.;Kleifges, M.;Knapp, F.;Köhler, J.;Kunka, N.;Lago, B. L.;Langner, N.;de Oliveira, M. A. Leigui;Lema-Capeans, Y.;Letessier-Selvon, A.;Lhenry-Yvon, I.;Lopes, L.;Lu, L.;Luce, Q.;Lundquist, J. P.;Payeras, A. Machado;Majercakova, M.;Mandat, D.;Manning, B. C.;Mantsch, P.;Marafico, S.;Mariani, F. M.;Mariazzi, A. G.;Mariş, I. C.;Marsella, G.;Martello, D.;Martinelli, S.;Bravo, O. Martínez;Martins, M. A.;Mathes, H. -J.;Matthews, J.;Matthiae, G.;Mayotte, E.;Mayotte, S.;Mazur, P. O.;Medina-Tanco, G.;Meinert, J.;Melo, D.;Menshikov, A.;Merx, C.;Michal, S.;Micheletti, M. I.;Miramonti, L.;Mollerach, S.;Montanet, F.;Morejon, L.;Morello, C.;Mulrey, K.;Mussa, R.;Namasaka, W. M.;Negi, S.;Nellen, L.;Nguyen, K.;Nicora, G.;Niechciol, M.;Nitz, D.;Nosek, D.;Novotny, V.;Nožka, L.;Nucita, A.;Núñez, L. A.;Oliveira, C.;Palatka, M.;Pallotta, J.;Panja, S.;Parente, G.;Paulsen, T.;Pawlowsky, J.;Pech, M.;Pȩkala, J.;Pelayo, R.;Pereira, L. A. S.;Martins, E. E. Pereira;Armand, J. Perez;Bertolli, C. Pérez;Perrone, L.;Petrera, S.;Petrucci, C.;Pierog, T.;Pimenta, M.;Platino, M.;Pont, B.;Pothast, M.;Shahvar, M. Pourmohammad;Privitera, P.;Prouza, M.;Puyleart, A.;Querchfeld, S.;Rautenberg, J.;Ravignani, D.;Akim, J. V. Reginatto;Reininghaus, M.;Ridky, J.;Riehn, F.;Risse, M.;Rizi, V.;de Carvalho, W. Rodrigues;Rodriguez, E.;Rojo, J. Rodriguez;Roncoroni, M. J.;Rossoni, S.;Roth, M.;Roulet, E.;Rovero, A. C.;Ruehl, P.;Saftoiu, A.;Saharan, M.;Salamida, F.;Salazar, H.;Salina, G.;Gomez, J. D. Sanabria;Sánchez, F.;Santos, E. M.;Santos, E.;Sarazin, F.;Sarmento, R.;Sato, R.;Savina, P.;Schäfer, C. M.;Scherini, V.;Schieler, H.;Schimassek, M.;Schimp, M.;Schmidt, D.;Scholten, O.;Schoorlemmer, H.;Schovánek, P.;Schröder, F. G.;Schulte, J.;Schulz, T.;Sciutto, S. J.;Scornavacche, M.;Segreto, A.;Sehgal, S.;Shivashankara, S. U.;Sigl, G.;Silli, G.;Sima, O.;Simkova, K.;Simon, F.;Smau, R.;Šmída, R.;Sommers, P.;Soriano, J. F.;Squartini, R.;Stadelmaier, M.;Stanič, S.;Stasielak, J.;Stassi, P.;Strähnz, S.;Straub, M.;Suomijärvi, T.;Supanitsky, A. D.;Svozilikova, Z.;Szadkowski, Z.;Tairli, F.;Tapia, A.;Taricco, C.;Timmermans, C.;Tkachenko, O.;Tobiska, P.;Peixoto, C. J. Todero;Tomé, B.;Torrès, Z.;Travaini, A.;Travnicek, P.;Trimarelli, C.;Tueros, M.;Unger, M.;Vaclavek, L.;Vacula, M.;Galicia, J. F. Valdés;Valore, L.;Varela, E.;Vásquez-Ramírez, A.;Veberič, D.;Ventura, C.;Quispe, I. D. Vergara;Verzi, V.;Vicha, J.;Vink, J.;Vorobiov, S.;Watanabe, C.;Watson, A. A.;Weindl, A.;Wiencke, L.;Wilczyński, H.;Wittkowski, D.;Wundheiler, B.;Yue, B.;Yushkov, A.;Zapparrata, O.;Zas, E.;Zavrtanik, D.;Zavrtanik, M.;null, null
2024-01-01
Abstract
The Auger Engineering Radio Array (AERA), part of the Pierre Auger Observatory, is currently the largest array of radio antenna stations deployed for the detection of cosmic rays, spanning an area of 17 km2 with 153 radio stations. It detects the radio emission of extensive air showers produced by cosmic rays in the 30-80 MHz band. Here, we report the AERA measurements of the depth of the shower maximum (Xmax), a probe for mass composition, at cosmic-ray energies between 1017.5 and 1018.8 eV, which show agreement with earlier measurements with the fluorescence technique at the Pierre Auger Observatory. We show advancements in the method for radio Xmax reconstruction by comparison to dedicated sets of CORSIKA/COREAS air-shower simulations, including steps of reconstruction-bias identification and correction, which is of particular importance for irregular or sparse radio arrays. Using the largest set of radio air-shower measurements to date, we show the radio Xmaxresolution as a function of energy, reaching a resolution better than 15 g cm-2 at the highest energies, demonstrating that radio Xmax measurements are competitive with the established high-precision fluorescence technique. In addition, we developed a procedure for performing an extensive data-driven study of systematic uncertainties, including the effects of acceptance bias, reconstruction bias, and the investigation of possible residual biases. These results have been cross-checked with air showers measured independently with both the radio and fluorescence techniques, a setup unique to the Pierre Auger Observatory.
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simulazione ASN
Il report seguente simula gli indicatori relativi alla propria produzione scientifica in relazione alle soglie ASN 2023-2025 del proprio SC/SSD. Si ricorda che il superamento dei valori soglia (almeno 2 su 3) è requisito necessario ma non sufficiente al conseguimento dell'abilitazione. La simulazione si basa sui dati IRIS e sugli indicatori bibliometrici alla data indicata e non tiene conto di eventuali periodi di congedo obbligatorio, che in sede di domanda ASN danno diritto a incrementi percentuali dei valori. La simulazione può differire dall'esito di un’eventuale domanda ASN sia per errori di catalogazione e/o dati mancanti in IRIS, sia per la variabilità dei dati bibliometrici nel tempo. Si consideri che Anvur calcola i valori degli indicatori all'ultima data utile per la presentazione delle domande.
La presente simulazione è stata realizzata sulla base delle specifiche raccolte sul tavolo ER del Focus Group IRIS coordinato dall’Università di Modena e Reggio Emilia e delle regole riportate nel DM 589/2018 e allegata Tabella A. Cineca, l’Università di Modena e Reggio Emilia e il Focus Group IRIS non si assumono alcuna responsabilità in merito all’uso che il diretto interessato o terzi faranno della simulazione. Si specifica inoltre che la simulazione contiene calcoli effettuati con dati e algoritmi di pubblico dominio e deve quindi essere considerata come un mero ausilio al calcolo svolgibile manualmente o con strumenti equivalenti.