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    Reconstruction of the Primary Energy Spectrum from Fluorescence Telescope Data of the Pierre Auger Observatory

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    Mit dem Pierre Auger Experiment wird zur Zeit das gr√∂√üte Luftschauerexperiment betrieben. Es befindet sich noch im Aufbau und die finale Konzeption sieht zwei Detektionsstandorte in den USA und Argentinien vor, um somit volle Himmelsabdeckung zu erlangen. Ziel des Experimentes ist es, die Energie, Art und Herkunft der ultrahoch-energetischen kosmische Strahlung mit zwei komplement√§re Nachweistechniken zu untersuchen. Die Detektoranordnung auf der S√ľdhemisph√§re besteht zur Zeit (Stand Jul. 2007) aus mehr als 1400 Wasser-Cherenkovdetektoren am Boden (870 g cm-2). Die Fertigstellung des 3000 km2 gro√üen Oberfl√§chendetektorkomplexes ist f√ľr Ende 2007 anvisiert mit einer finalen Konfiguration von mehr als 1600 ausgebrachten Tanks. Die Atmosph√§re dar√ľber kann mit 24 Fluoreszenz-Teleskopen beobachtet werden, die sich in vier Geb√§uden am Rand des Oberfl√§chenkomplexes befinden. In klaren mondlosen N√§chten ist es mit dieser Anordnung m√∂glich hybride Messungen von longitudinaler Schauerentwicklung und lateraler Teilchen-Dichteverteilung eines Schauers am Boden durchzuf√ľhren. Seit Februar 2007 sind alle Fluoreszenzteleskope in Betrieb. Ziel dieser Arbeit ist, das Energiespektrum der kosmischen Strahlen im Bereich von einigen 1017 eV bis hin zu 1020 eV zu rekonstruieren. Dies erlaubt einen √úberlapp mit spektralen Resultaten anderer Experimente zu niedrigen Energien hin. Die Hybriddetektion liefert eine sehr genaue Geometrierekonstruktion und dadurch bedingt, eine gute Energieaufl√∂sung. Die Energieschwelle ist jedoch durch den Bodenkomplex auf >1018 eV limitiert. Der Vorteil von monokularen Fluoreszenzdetektor Ereignissen (FD-mono) liegt darin, dass die Energieschwelle niedriger ist und im interessanten Bereich von 1017 eV liegt. Zus√§tzlich ist die momentane Statistik an FD-mono Ereignissen etwa anderthalb mal gr√∂√üer als von Hybridereignissen. Die Energieaufl√∂sung der FD-mono Ereignisse ist schlechter im Vergleich zu Hybridereignissen und die Detektorakzeptanz ist stark energieabh√§ngig. Deshalb ist es f√ľr die Bestimmung des Energiespektrums n√∂tig, Entfaltungsprozeduren anzuwenden, die sowohl die Effekte der limitierten Akzeptanz als auch der limitierten Aufl√∂sung ber√ľcksichtigen. F√ľr diese Analyse wurden die FD-mono Ereignisse rekonstruiert. Das Rekonstruktionsverhalten wurde validiert und die Genauigkeit der Simulation durch Daten-MC Vergleiche in charakteristischen Observablen quantifiziert. Die Qualit√§t verschiedener Entfaltungsans√§tze wurde verglichen und der Gold-Algorithmus ausgew√§hlt. Zur finalen Entfaltung wurde ein besonderes MC-Sample mit Hilfe der Methode des importance samplings produziert. Die Unsicherheiten des finalen entfalteten Energiespektrums wurden mit Hilfe einer frequentistischen Betrachtungsweise abgesch√§tzt. Die absolute Energieskala des rekonstruierten Energiespektrums stimmt mit dem Kascade Grande Experiment bei 1017.5 eV innerhalb von 5% √ľberein. Unterhalb von 1019 eV ist die √úbereinstimmung mit dem HiRes Experiment innerhalb von 7%. Eine Kn√∂chelstruktur im Spektrum der kosmischen Strahlung wird bei 1018.5 eV beobachtet. Die Ergebnisse werden diskutiert.The Pierre Auger Observatory is the largest extensive air-shower (EAS) experiment in operation. It is still being constructed, and the final configuration will have detectors at the two sites Argentina and USA observing both celestial hemispheres. The aim of the experiment is to determine the energy, composition and origin of ultra-high energy cosmic-rays (UHECR) using two complementary detection techniques. The detector at the southern site presently contains more than 1400 (Jul. 2007) water-Cherenkov detectors at ground level (870 gcm-2). Completion of the 3000 km2 large detector array is expected by the end of 2007 with finally more than 1600 tanks. The atmosphere above the site is observed by 24 fluorescence telescopes located in four buildings at the boundary of the array. During clear moon-less nights, this configuration permits hybrid measurement of both longitudinal development of an EAS and lateral particle density at ground. All fluorescence telescopes are fully operational since February 2007. The aim of this work is to reconstruct the cosmic ray energy spectrum between a few 1017 eV up to 1020 eV. This would provide an overlap to spectral results from other experiments at lower energies. The hybrid detection provides an accurate geometry determination and thereby a good energy resolution. However, the energy threshold is limited to the threshold of the surface array: larger than a few 1018 eV. The advantage of FD-monocular events (FD-mono) is a lower energy threshold in the aimed 1017 eV regime. In addition, the present FD-mono exposure is about 1.5 times larger than the hybrid one. However, the energy resolution of FD-mono events is worse compared to hybrid, and the detector acceptance is strongly energy dependent. Therefore, the determination of the energy spectrum requires an unfolding procedure, which considers both the limited acceptance and the limited resolution. In this analysis the FD-mono data are reconstructed. The reconstruction performance is validated and the simulation accuracy is quantified in terms of data-MC agreement of characteristic observables. The performance of different unfolding approaches are compared and the Gold algorithm is selected. For the final unfolding a dedicated kernel-MC is generated using the method of importance sampling. The uncertainties of the final unfolded energy spectrum are estimated using a frequentist approach. The absolute energy scale of the measured energy spectrum agrees with the Kascade Grande experiment within 5% at 1017.5 eV. The agreement with the HiRes experiment below 1019 eV is 7%. An ankle structure is observed at about 1018.5 eV. Results are discussed

    Limits on diffuse fluxes of high energy extraterrestrial neutrinos with the AMANDA-B10 detector

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    Data from the AMANDA-B10 detector taken during the austral winter of 1997 have been searched for a diffuse flux of high energy extraterrestrial muon-neutrinos, as predicted from, e.g., the sum of all active galaxies in the universe. This search yielded no excess events above those expected from the background atmospheric neutrinos, leading to upper limits on the extraterrestrial neutrino flux. For an assumed E^-2 spectrum, a 90% classical confidence level upper limit has been placed at a level E^2 Phi(E) = 8.4 x 10^-7 GeV cm^-2 s^-1 sr^-1 (for a predominant neutrino energy range 6-1000 TeV) which is the most restrictive bound placed by any neutrino detector. When specific predicted spectral forms are considered, it is found that some are excluded.Comment: Submitted to Physical Review Letter

    An upper limit to the photon fraction in cosmic rays above 10^19 eV from the Pierre Auger Observatory

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    An upper limit of 16% (at 95% c.l.) is derived for the photon fraction in cosmic rays with energies above 10^19 eV, based on observations of the depth of shower maximum performed with the hybrid detector of the Pierre Auger Observatory. This is the first such limit on photons obtained by observing the fluorescence light profile of air showers. This upper limit confirms and improves on previous results from the Haverah Park and AGASA surface arrays. Additional data recorded with the Auger surface detectors for a subset of the event sample, support the conclusion that a photon origin of the observed events is not favoured

    Differential cross section measurements for the production of a W boson in association with jets in proton‚Äďproton collisions at ‚ąös = 7 TeV

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    Measurements are reported of differential cross sections for the production of a W boson, which decays into a muon and a neutrino, in association with jets, as a function of several variables, including the transverse momenta (pT) and pseudorapidities of the four leading jets, the scalar sum of jet transverse momenta (HT), and the difference in azimuthal angle between the directions of each jet and the muon. The data sample of pp collisions at a centre-of-mass energy of 7 TeV was collected with the CMS detector at the LHC and corresponds to an integrated luminosity of 5.0 fb[superscript ‚ąí1]. The measured cross sections are compared to predictions from Monte Carlo generators, MadGraph + pythia and sherpa, and to next-to-leading-order calculations from BlackHat + sherpa. The differential cross sections are found to be in agreement with the predictions, apart from the pT distributions of the leading jets at high pT values, the distributions of the HT at high-HT and low jet multiplicity, and the distribution of the difference in azimuthal angle between the leading jet and the muon at low values.United States. Dept. of EnergyNational Science Foundation (U.S.)Alfred P. Sloan Foundatio

    Juxtaposing BTE and ATE ‚Äď on the role of the European insurance industry in funding civil litigation