Measurement of the energy spectrum of cosmic rays above 1018 eV using the Pierre Auger Observatory

J. Abraham, P. Abreu, M. Aglietta, E. J. Ahn, D. Allard, J. Allen, J. Alvarez-Muñiz, M. Ambrosio, L. Anchordoqui, S. Andringa, T. Antičić, A. Anzalone, C. Aramo, E. Arganda, K. Arisaka, F. Arqueros, H. Asorey, P. Assis, J. Aublin, M. AveG. Avila, T. Bäcker, D. Badagnani, M. Balzer, K. B. Barber, A. F. Barbosa, S. L C Barroso, B. Baughman, P. Bauleo, J. J. Beatty, B. R. Becker, K. H. Becker, A. Bellétoile, J. A. Bellido, S. BenZvi, C. Berat, T. Bergmann, X. Bertou, P. L. Biermann, P. Billoir, O. Blanch-Bigas, F. Blanco, M. Blanco, C. Bleve, H. Blümer, M. Boháčová, D. Boncioli, C. Bonifazi, R. Bonino, N. Borodai, J. Brack, P. Brogueira, W. C. Brown, R. Bruijn, P. Buchholz, A. Bueno, R. E. Burton, N. G. Busca, K. S. Caballero-Mora, L. Caramete, R. Caruso, A. Castellina, O. Catalano, G. Cataldi, L. Cazon, R. Cester, J. Chauvin, A. Chiavassa, J. A. Chinellato, A. Chou, J. Chudoba, R. W. Clay, E. Colombo, M. R. Coluccia, R. Conceição, F. Contreras, H. Cook, M. J. Cooper, J. Coppens, A. Cordier, U. Cotti, S. Coutu, C. E. Covault, A. Creusot, A. Criss, J. Cronin, A. Curutiu, S. Dagoret-Campagne, R. Dallier, 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, I. De Mitri, V. de Souza, K. D. de Vries, G. Decerprit, L. del Peral, O. Deligny, A. Della Selva, C. Delle Fratte, H. Dembinski, C. Di Giulio, J. C. Diaz, M. L. Díaz Castro, P. N. Diep, C. Dobrigkeit, J. C. D'Olivo, P. N. Dong, A. Dorofeev, J. C. dos Anjos, M. T. Dova, D. D'Urso, I. Dutan, M. A. DuVernois, J. Ebr, R. Engel, M. Erdmann, C. O. Escobar, A. Etchegoyen, P. Facal San Luis, H. Falcke, G. Farrar, A. C. Fauth, N. Fazzini, A. Ferrero, B. Fick, A. Filevich, A. Filipčič, I. Fleck, S. Fliescher, C. E. Fracchiolla, E. D. Fraenkel, U. Fröhlich, W. Fulgione, R. F. Gamarra, S. Gambetta, B. García, D. García Gámez, D. Garcia-Pinto, X. Garrido, G. Gelmini, H. Gemmeke, P. L. Ghia, U. Giaccari, M. Giller, H. Glass, L. M. Goggin, M. S. Gold, G. Golup, F. Gomez Albarracin, M. Gómez Berisso, P. Gonçalves, D. Gonzalez, J. G. Gonzalez, D. Góra, A. Gorgi, P. Gouffon, S. R. Gozzini, E. Grashorn, S. Grebe, M. Grigat, A. F. Grillo, Y. Guardincerri, F. Guarino, G. P. Guedes, J. D. Hague, V. Halenka, P. Hansen, D. Harari, S. Harmsma, J. L. Harton, A. Haungs, T. Hebbeker, D. Heck, A. E. Herve, C. Hojvat, V. C. Holmes, P. Homola, J. R. Hörandel, A. Horneffer, M. Hrabovský, T. Huege, M. Hussain, M. Iarlori, A. Insolia, F. Ionita, A. Italiano, S. Jiraskova, K. Kadija, M. Kaducak, K. H. Kampert, T. Karova, P. Kasper, B. Kégl, B. Keilhauer, A. Keivani, J. Kelley, E. Kemp, R. M. Kieckhafer, H. O. Klages, M. Kleifges, J. Kleinfeller, R. Knapik, J. Knapp, D. H. Koang, A. Krieger, O. Krömer, D. Kruppke-Hansen, F. Kuehn, D. Kuempel, K. Kulbartz, N. Kunka, A. Kusenko, G. La Rosa, C. Lachaud, B. L. Lago, P. Lautridou, M. S A B Leão, D. Lebrun, P. Lebrun, J. Lee, M. A. Leigui de Oliveira, A. Lemiere, A. Letessier-Selvon, I. Lhenry-Yvon, R. López, A. Lopez Agüera, K. Louedec, J. Lozano Bahilo, A. Lucero, M. Ludwig, H. Lyberis, M. C. Maccarone, C. Macolino, S. Maldera, D. Mandat, P. Mantsch, A. G. Mariazzi, V. Marin, I. C. Maris, H. R. Marquez Falcon, G. Marsella, D. Martello, O. Martínez Bravo, H. J. Mathes, J. Matthews, J. A J Matthews, G. Matthiae, D. Maurizio, P. O. Mazur, M. McEwen, G. Medina-Tanco, M. Melissas, D. Melo, E. Menichetti, A. Menshikov, C. Meurer, S. Mičanović, M. I. Micheletti, W. Miller, L. Miramonti, S. Mollerach, M. Monasor, D. Monnier Ragaigne, F. Montanet, B. Morales, C. Morello, E. Moreno, J. C. Moreno, C. Morris, M. Mostafá, S. Mueller, M. A. Muller, R. Mussa, G. Navarra, J. L. Navarro, S. Navas, P. Necesal, L. Nellen, P. T. Nhung, N. Nierstenhoefer, D. Nitz, D. Nosek, L. Nožka, M. Nyklicek, J. Oehlschläger, A. Olinto, P. Oliva, V. M. Olmos-Gilbaja, M. Ortiz, N. Pacheco, D. Pakk Selmi-Dei, M. Palatka, J. Pallotta, N. Palmieri, G. Parente, E. Parizot, S. Parlati, A. Parra, J. Parrisius, R. D. Parsons, S. Pastor, T. Paul, V. Pavlidou, K. Payet, M. Pech, J. Pȩkala, R. Pelayo, I. M. Pepe, L. Perrone, R. Pesce, E. Petermann, S. Petrera, P. Petrinca, A. Petrolini, Y. Petrov, J. Petrovic, C. Pfendner, R. Piegaia, T. Pierog, M. Pimenta, V. Pirronello, M. Platino, V. H. Ponce, M. Pontz, P. Privitera, M. Prouza, E. J. Quel, J. Rautenberg, O. Ravel, D. Ravignani, A. Redondo, B. Revenu, F. A S Rezende, J. Ridky, S. Riggi, M. Risse, P. Ristori, C. Rivière, V. Rizi, C. Robledo, 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, F. Salamida, H. Salazar, G. Salina, F. Sánchez, M. Santander, C. E. Santo, E. Santos, E. M. Santos, F. Sarazin, S. Sarkar, R. Sato, N. Scharf, V. Scherini, H. Schieler, P. Schiffer, A. Schmidt, F. Schmidt, T. Schmidt, O. Scholten, H. Schoorlemmer, J. Schovancova, P. Schovánek, F. Schroeder, S. Schulte, F. Schüssler, D. Schuster, S. J. Sciutto, M. Scuderi, A. Segreto, D. Semikoz, M. Settimo, R. C. Shellard, I. Sidelnik, B. B. Siffert, G. Sigl, A. Śmiałkowski, R. Šmída, G. R. Snow, P. Sommers, J. Sorokin, H. Spinka, R. Squartini, J. Stasielak, M. Stephan, E. Strazzeri, A. Stutz, F. Suarez, T. Suomijärvi, A. D. Supanitsky, T. Šuša, M. S. Sutherland, J. Swain, Z. Szadkowski, A. Tamashiro, A. Tamburro, A. Tapia, T. Tarutina, O. Taşcǎu, R. Tcaciuc, D. Tcherniakhovski, D. Tegolo, N. T. Thao, D. Thomas, J. Tiffenberg, C. Timmermans, W. Tkaczyk, C. J. Todero Peixoto, 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, J. R. Vázquez, R. A. Vázquez, D. Veberič, T. Venters, V. Verzi, M. Videla, L. Villaseñor, S. Vorobiov, L. Voyvodic, H. Wahlberg, P. Wahrlich, O. Wainberg, D. Warner, A. A. Watson, S. Westerhoff, B. J. Whelan, G. Wieczorek, L. Wiencke, B. Wilczyńska, H. Wilczyński, C. Williams, T. Winchen, M. G. Winnick, B. Wundheiler, T. Yamamoto, P. Younk, G. Yuan, A. Yushkov, E. Zas, D. Zavrtanik, M. Zavrtanik, I. Zaw, A. Zepeda, M. Ziolkowski

Research output: Contribution to journalArticlepeer-review

428 Scopus citations

Abstract

We report a measurement of the flux of cosmic rays with unprecedented precision and statistics using the Pierre Auger Observatory. Based on fluorescence observations in coincidence with at least one surface detector we derive a spectrum for energies above 1018 eV. We also update the previously published energy spectrum obtained with the surface detector array. The two spectra are combined addressing the systematic uncertainties and, in particular, the influence of the energy resolution on the spectral shape. The spectrum can be described by a broken power law E- γ with index γ = 3.3 below the ankle which is measured at log10 (Eankle / eV) = 18.6. Above the ankle the spectrum is described by a power law with index 2.6 followed by a flux suppression, above about log10 (E / eV) = 19.5, detected with high statistical significance.

Original languageEnglish (US)
Pages (from-to)239-246
Number of pages8
JournalPhysics Letters, Section B: Nuclear, Elementary Particle and High-Energy Physics
Volume685
Issue number4-5
DOIs
StatePublished - Mar 8 2010

Bibliographical note

Funding Information:
We are very grateful to the following agencies and organizations for financial support: Comisión Nacional de Energía Atómica , Fundación Antorchas , Gobierno De La Provincia de Mendoza , Municipalidad de Malargüe , NDM Holdings and Valle Las Leñas , in gratitude for their continuing cooperation over land access, Argentina; the Australian Research Council ; Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) , Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP) , Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Rio de Janeiro (FAPERJ) , Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) , Ministério de Ciência e Tecnologia (MCT) , Brazil; AVCR AV0Z10100502 and AV0Z10100522 , GAAV KJB300100801 and KJB100100904 , MSMT-CR LA08016 , LC527 , 1M06002 , and MSM0021620859 , Czech Republic; Centre de Calcul IN2P3/CNRS , Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) , Conseil Régional Ile-de-France , Département Physique Nucléaire et Corpusculaire (PNC-IN2P3/CNRS) , Département Sciences de l'Univers (SDU-INSU/CNRS) , France; Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) , Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) , Finanzministerium Baden-Württemberg , Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren (HGF) , Ministerium für Wissenschaft und Forschung, Nordrhein-Westfalen , Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst, Baden-Württemberg , Germany; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) , Ministero dell'Istruzione, dell'Università e della Ricerca (MIUR) , Italy; Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) , Mexico; Ministerie van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap , Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) , Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM) , Netherlands; Ministry of Science and Higher Education , Grant Nos. 1 P03 D 014 30 , N202 090 31/0623 , and PAP/218/2006 , Poland; Fundação para a Ciência e a Tecnologia , Portugal; Ministry for Higher Education, Science, and Technology, Slovenian Research Agency , Slovenia; Comunidad de Madrid, Consejería de Educación de la Comunidad de Castilla La Mancha, FEDER funds, Ministerio de Ciencia e Innovación, Xunta de Galicia , Spain; Science and Technology Facilities Council , United Kingdom; Department of Energy , Contract Nos. DE-AC02-07CH11359 , DE-FR02-04ER41300 , National Science Foundation , Grant No. 0450696 , The Grainger Foundation , USA; ALFA-EC/HELEN, European Union 6th Framework Program , Grant No. MEIF-CT-2005-025057 , European Union 7th Framework Program , Grant No. PIEF-GA-2008-220240 , and UNESCO .

Keywords

  • Cosmic rays
  • Energy spectrum
  • Pierre Auger Observatory

Fingerprint Dive into the research topics of 'Measurement of the energy spectrum of cosmic rays above 10<sup>18</sup> eV using the Pierre Auger Observatory'. Together they form a unique fingerprint.

Cite this