31 research outputs found
Origin of atmospheric aerosols at the Pierre Auger Observatory using backward trajectory of air masses
The Pierre Auger Observatory is the largest operating cosmic ray observatory
ever built. Calorimetric measurements of extensive air showers induced by
cosmic rays are performed with a fluorescence detector. Thus, one of the main
challenges is the monitoring of the atmosphere, both in terms of atmospheric
state variables and optical properties. To better understand the atmospheric
conditions, a study of air mass trajectories above the site is presented. Such
a study has been done using an air-modelling program well known in atmospheric
sciences. Its validity has been checked using meteorological radiosonde
soundings performed at the Pierre Auger Observatory. Finally, aerosol
concentration values measured by the Central Laser Facility are compared to
backward trajectories.Comment: 4 pages, 6 figures -- ECRS'12 European Cosmic Ray Symposium (July,
3-7, 2012) at Moscow, Russi
Measurement of the cosmic ray spectrum above eV using inclined events detected with the Pierre Auger Observatory
A measurement of the cosmic-ray spectrum for energies exceeding
eV is presented, which is based on the analysis of showers
with zenith angles greater than detected with the Pierre Auger
Observatory between 1 January 2004 and 31 December 2013. The measured spectrum
confirms a flux suppression at the highest energies. Above
eV, the "ankle", the flux can be described by a power law with
index followed by
a smooth suppression region. For the energy () at which the
spectral flux has fallen to one-half of its extrapolated value in the absence
of suppression, we find
eV.Comment: Replaced with published version. Added journal reference and DO
Energy Estimation of Cosmic Rays with the Engineering Radio Array of the Pierre Auger Observatory
The Auger Engineering Radio Array (AERA) is part of the Pierre Auger
Observatory and is used to detect the radio emission of cosmic-ray air showers.
These observations are compared to the data of the surface detector stations of
the Observatory, which provide well-calibrated information on the cosmic-ray
energies and arrival directions. The response of the radio stations in the 30
to 80 MHz regime has been thoroughly calibrated to enable the reconstruction of
the incoming electric field. For the latter, the energy deposit per area is
determined from the radio pulses at each observer position and is interpolated
using a two-dimensional function that takes into account signal asymmetries due
to interference between the geomagnetic and charge-excess emission components.
The spatial integral over the signal distribution gives a direct measurement of
the energy transferred from the primary cosmic ray into radio emission in the
AERA frequency range. We measure 15.8 MeV of radiation energy for a 1 EeV air
shower arriving perpendicularly to the geomagnetic field. This radiation energy
-- corrected for geometrical effects -- is used as a cosmic-ray energy
estimator. Performing an absolute energy calibration against the
surface-detector information, we observe that this radio-energy estimator
scales quadratically with the cosmic-ray energy as expected for coherent
emission. We find an energy resolution of the radio reconstruction of 22% for
the data set and 17% for a high-quality subset containing only events with at
least five radio stations with signal.Comment: Replaced with published version. Added journal reference and DO
Measurement of the Radiation Energy in the Radio Signal of Extensive Air Showers as a Universal Estimator of Cosmic-Ray Energy
We measure the energy emitted by extensive air showers in the form of radio
emission in the frequency range from 30 to 80 MHz. Exploiting the accurate
energy scale of the Pierre Auger Observatory, we obtain a radiation energy of
15.8 \pm 0.7 (stat) \pm 6.7 (sys) MeV for cosmic rays with an energy of 1 EeV
arriving perpendicularly to a geomagnetic field of 0.24 G, scaling
quadratically with the cosmic-ray energy. A comparison with predictions from
state-of-the-art first-principle calculations shows agreement with our
measurement. The radiation energy provides direct access to the calorimetric
energy in the electromagnetic cascade of extensive air showers. Comparison with
our result thus allows the direct calibration of any cosmic-ray radio detector
against the well-established energy scale of the Pierre Auger Observatory.Comment: Replaced with published version. Added journal reference and DOI.
Supplemental material in the ancillary file
Les aérosols atmosphériques à l'observatoire pierre auger : caractérisation et influence sur l'estimation de l'énergie des rayons cosmiques d'ultra-haute énergie.
Atmospheric aerosols at the Pierre Auger Observatory: characterization and effect on the energy estimation for ultra-high energy cosmic rays.The Pierre Auger Observatory, located in the Province of Mendoza in Argentina, is making good progress in understanding the nature and origin of the ultra-high energy cosmic rays. Using a hybrid detection technique, based on surface detectors and fluorescence telescopes, it provides large statistics, good mass and energy resolution, and solid control of systematic uncertainties.One of the main challenges for the fluorescence detection technique is the understanding of the atmosphere, used as a giant calorimeter. To minimize as much as possible the systematic uncertainties in fluorescence measurements, the Auger Collaboration has developed an extensive atmospheric monitoring program. The purpose of this work is to improve our knowledge of the atmospheric aerosols, and their effect on fluorescence light propagation.Using a modelling program computing air mass displacements, it has been shown that nights with low aerosol concentrations have air masses coming much more directly from the Pacific Ocean. For the first time, the effect of the aerosol size on the light propagation has been estimated. Indeed, according to the Ramsauer approach, large aerosols have the largest effect on the light scattering. Thus, the dependence on the aerosol size has been added to the light scattering parameterizations used by the Auger Collaboration. A systematic overestimation of the energy and of the maximum air shower development Xmax is observed.Finally, a method based on the very inclined laser shots fired by the Auger central laser has been developed to estimate the aerosol size. Large aerosol sizes ever estimated at the Pierre Auger Observatory can now be probed. First preliminary results using laser-shot data collected in the past have identified a population of large aerosols.Les aérosols atmosphériques à l'Observatoire Pierre Auger : caractérisation et effet sur l'estimation de l'énergie des rayons cosmiques d'ultra-haute énergie.L'Observatoire Pierre Auger, situé dans la province de Mendoza en Argentine, réalise actuellement de grandes avancées dans la connaissance de la nature et de l'origine des rayons cosmiques d'ultra-haute énergie. Utilisant une technique de détection hybride, basée sur des détecteurs de surface et des télescopes de fluorescence, il fournit une large statistique, une bonne résolution en énergie, et un contrôle solide des incertitudes systématiques.L'un des principaux défis pour la technique de détection par fluorescence est la compréhension de l'atmosphère, utilisée comme un calorimètre géant. Afin de réduire autant que possible les incertitudes systématiques sur les mesures par fluorescence, la Collaboration Auger a développé un important programme de suivi de l'atmosphère. Le but de ce travail est d'améliorer notre compréhension sur les aérosols atmosphériques, ainsi que leur effet sur la propagation de la lumière de fluorescence.En utilisant un modèle de rétrotrajectographie des masses d'air, il a été montré que les nuits pauvres en aérosols ont des masses d'air provenant plus directement de l'Océan Pacifique. Pour la première fois, l'effet de la taille des aérosols sur la propagation de la lumière a été estimé. En effet, selon l'approche Ramsauer, les gros aérosols ont le plus grand effet sur la diffusion de la lumière. Ainsi, la dépendance en taille a été ajoutée aux paramétrisations décrivant la diffusion de la lumière et utilisée par la Collaboration Auger. Une surestimation systématique de l'énergie et du maximum de développement de la gerbe Xmax est observé.Enfin, une méthode basée sur les tirs laser très incliné produit par le laser central d'Auger a été développée pour estimer la taille des aérosols. Des tailles d'aérosols jusque là jamais détectées à l'Observatoire Pierre Auger peuvent à présent être contraintes. De premiers résultats montrent une population d'aérosols de grande taille en utilisant des tirs laser effectués dans le passé
Les aérosols atmosphériques à l'observatoire pierre auger (caractérisation et influence sur l'estimation de l'énergie des rayons cosmiques d'ultra-haute énergie.)
Les aérosols atmosphériques à l'Observatoire Pierre Auger : caractérisation et effet sur l'estimation de l'énergie des rayons cosmiques d'ultra-haute énergie.L'Observatoire Pierre Auger, situé dans la province de Mendoza en Argentine, réalise actuellement de grandes avancées dans la connaissance de la nature et de l'origine des rayons cosmiques d'ultra-haute énergie. Utilisant une technique de détection hybride, basée sur des détecteurs de surface et des télescopes de fluorescence, il fournit une large statistique, une bonne résolution en énergie, et un contrôle solide des incertitudes systématiques.L'un des principaux défis pour la technique de détection par fluorescence est la compréhension de l'atmosphère, utilisée comme un calorimètre géant. Afin de réduire autant que possible les incertitudes systématiques sur les mesures par fluorescence, la Collaboration Auger a développé un important programme de suivi de l'atmosphère. Le but de ce travail est d'améliorer notre compréhension sur les aérosols atmosphériques, ainsi que leur effet sur la propagation de la lumière de fluorescence.En utilisant un modèle de rétrotrajectographie des masses d'air, il a été montré que les nuits pauvres en aérosols ont des masses d'air provenant plus directement de l'Océan Pacifique. Pour la première fois, l'effet de la taille des aérosols sur la propagation de la lumière a été estimé. En effet, selon l'approche Ramsauer, les gros aérosols ont le plus grand effet sur la diffusion de la lumière. Ainsi, la dépendance en taille a été ajoutée aux paramétrisations décrivant la diffusion de la lumière et utilisée par la Collaboration Auger. Une surestimation systématique de l'énergie et du maximum de développement de la gerbe Xmax est observé.Enfin, une méthode basée sur les tirs laser très incliné produit par le laser central d'Auger a été développée pour estimer la taille des aérosols. Des tailles d'aérosols jusque là jamais détectées à l'Observatoire Pierre Auger peuvent à présent être contraintes. De premiers résultats montrent une population d'aérosols de grande taille en utilisant des tirs laser effectués dans le passé.Atmospheric aerosols at the Pierre Auger Observatory: characterization and effect on the energy estimation for ultra-high energy cosmic rays.The Pierre Auger Observatory, located in the Province of Mendoza in Argentina, is making good progress in understanding the nature and origin of the ultra-high energy cosmic rays. Using a hybrid detection technique, based on surface detectors and fluorescence telescopes, it provides large statistics, good mass and energy resolution, and solid control of systematic uncertainties.One of the main challenges for the fluorescence detection technique is the understanding of the atmosphere, used as a giant calorimeter. To minimize as much as possible the systematic uncertainties in fluorescence measurements, the Auger Collaboration has developed an extensive atmospheric monitoring program. The purpose of this work is to improve our knowledge of the atmospheric aerosols, and their effect on fluorescence light propagation.Using a modelling program computing air mass displacements, it has been shown that nights with low aerosol concentrations have air masses coming much more directly from the Pacific Ocean. For the first time, the effect of the aerosol size on the light propagation has been estimated. Indeed, according to the Ramsauer approach, large aerosols have the largest effect on the light scattering. Thus, the dependence on the aerosol size has been added to the light scattering parameterizations used by the Auger Collaboration. A systematic overestimation of the energy and of the maximum air shower development Xmax is observed.Finally, a method based on the very inclined laser shots fired by the Auger central laser has been developed to estimate the aerosol size. Large aerosol sizes ever estimated at the Pierre Auger Observatory can now be probed. First preliminary results using laser-shot data collected in the past have identified a population of large aerosols.PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF