Measurement of the Proton-Air Cross Section at √s=57 TeV with the Pierre Auger Observatory

Journal Article · Fri Aug 10 00:00:00 EDT 2012 · Physical Review Letters

DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.109.062002 · OSTI ID:1103097

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.; Balzer, M.; Barber, K. B.; Barbosa, A. F.; Bardenet, R.; Barroso, S. L. C.; Baughman, 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.; 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, M. R.; 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, I.; de Souza, V.; de Vries, K. D.; Decerprit, 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.; 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.; 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, G.; Martello, D.; 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.; Olmos-Gilbaja, V. M.; 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.; Pȩkala, J.; Pelayo, R.; Pepe, I. M.; Perrone, L.; 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.; 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.; Śmiałkowski, A.; Šmída, R.; Snow, G. R.; Sommers, P.; Sorokin, J.; Spinka, H.; Squartini, R.; 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.; Tiwari, D. K.; Tkaczyk, W.; Todero Peixoto, C. J.; 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.; Wieczorek, G.; Wiencke, L.; Wilczyńska, B.; Wilczyński, H.; Will, M.; Williams, C.; Winchen, T.; Winnick, M. G.; Wommer, M.; Wundheiler, B.; Yamamoto, T.; Yapici, T.; Younk, P.; Yuan, G.; Yushkov, A.; Zamorano, B.; Zas, E.; Zavrtanik, D.; Zavrtanik, M.; Zaw, I.; Zepeda, A.; Zhu, Y.; Zimbres Silva, M.; Ziolkowski, M.

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)⁺²⁸_-36(syst)] mb is found.

• Sponsoring Organization: USDOE
• OSTI ID: 1103097
• Journal Information: Physical Review Letters, Journal Name: Physical Review Letters Journal Issue: 6 Vol. 109; ISSN 0031-9007; ISSN PRLTAO
• Publisher: American Physical SocietyCopyright Statement
• Country of Publication: United States
• Language: English