On the muon scale of air showers and its application to the AGASA data

Recently, several experiments reported a muon deficit in air shower simulations with respect to the data. This problem can be studied using an estimator that quantifies the relative muon content of the data with respect to those of proton and iron Monte Carlo air shower simulations. We analyze two estimators. The first one, based on the logarithm of the mean of the muon content, is built from experimental considerations. It is ideal for comparing results from different experiments as it is independent of the detector resolution. The second estimator is based on the mean of the logarithm of the muon content, which implies that it depends on shower-to-shower fluctuations. It is linked to the mean-logarithmic mass $⟨ln A⟩$ through the Heitler-Matthews model. We study the properties of the estimators and their biases considering the knowns and unknowns of typical experiments. Furthermore, we study these effects in measurements of the muon density at 1000m from the shower axis obtained by the Akeno Giant Air Shower Array (AGASA). Finally, we report the estimates of the relative muon content of the AGASA data, which support a muon deficit in simulations. These estimates constitute valuable additional information of the muon content of air showers at the highest energies

An evaluation of the exposure in nadir observation of the JEM-EUSO mission

We evaluate the exposure during nadir observations with JEM-EUSO, the Extreme Universe Space Observatory,on-board the Japanese Experiment Module of the International Space Station. Designed as a mission to explore the extreme energy Universe from space, JEM-EUSO will monitor the Earth's nighttime atmosphere to record the ultraviolet light from tracks generated by extensive air showers initiated by ultra-high energy cosmic rays. In the present work, we discuss the particularities of space-based observation and we compute the annual exposure in nadir observation. The results are based on studies of the expected trigger aperture and observational duty cycle, as well as, on the investigations of the effects of clouds and different types of background light. We show that the annual exposure is about one order of magnitude higher than those of the presently operating ground-based observatories.Fil: Adams, J. H.. University of Alabama in Huntsville; Estados UnidosFil: Ahmad, S.. Universite Paris Sud; FranciaFil: Albert, J. N..Fil: Allard, D.. Universite Paris Diderot - Paris 7; FranciaFil: Ambrosio, M.. Istituto Nazionale di Fisica Nucleare; ItaliaFil: Anchordoqui, L.. Medical College Of Wisconsin; Estados UnidosFil: Anzalone, A.. INAF; ItaliaFil: Arai, Y.. High Energy Accelerator Research Organization (KEK); JapónFil: Aramo, C..Fil: Asano, K.. Interactive Research Center of Science, Tokyo Institute of Technology; JapónFil: Ave, M.. Universidad de Santiago de Compostela; EspañaFil: Barrillon, P.. Universite de Paris; FranciaFil: Batsch, T.. National Centre for Nuclear Research; PoloniaFil: Bayer, J.. University of Tubingen; AlemaniaFil: Belenguer, T.. j Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA); EspañaFil: Bellotti, R.. Universita’ degli Studi di Bari Aldo Moro and INFN; ItaliaFil: Berlind, A. A.. Vanderbilt University; Estados UnidosFil: Bertaina, M.. Universita di Torino; ItaliaFil: Biermann, P. L.. Karlsruhe Institute of Technology (KIT); AlemaniaFil: Biktemerova,. Joint Institute for Nuclear Research; RusiaFil: Blaksley, C.. Universite de la Sorbona Nouvelle; FranciaFil: Blecki, J.. Space Research Centre of the Polish Academy of Sciences (CBK); PoloniaFil: Blin-Bondil, S.. Universite de Paris; FranciaFil: Blumer, J.. Karlsruhe Institute of Technology (KIT),; AlemaniaFil: Bobik, P.. Institute of Experimental Physics; EslovaquiaFil: Bogomilov, M.. St. Kliment Ohridski University of Sofia; BulgariaFil: Bonamente, M.. University of Alabama in Huntsville; Estados UnidosFil: Briz, S.. Universidad Carlos III de Madrid,; EspañaFil: Supanitsky, Alberto Daniel. Consejo Nacional de Investigaciónes Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Astronomía y Física del Espacio. - Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Astronomía y Física del Espacio; Argentin

Angular resolution at map level in the QUBIC instrument

Desde su descubrimiento en los años 1960, el fondo cósmico de microondas (CMB, por sus siglas en ingles) se ha convertido en una importante herramienta observacional para entender la física del universo temprano. El parámetro r, definido como la amplitud de las perturbaciones tensoriales relativas a las escalares, está acotado actualmente al rango r < 0.056. QUBIC es un instrumento terrestre diseñado para buscar señales muy débiles de los modos B en las anisotropías de la polarización a escalas angulares intermedias (l ∼ 30 − 200). Para lograr este objetivo, QUBIC combina dos técnicas muy usadas en la comunidad CMB: interferometría y bolometría. En este trabajo calculamos la resolución angular de una simulación end-to-end con dos métodos independientes: Fit y Sigma. Concluimos que la reconstrucción que realiza el software es apropiada ya que la resolución medida con ambos métodos calibrados coincide con los valores teóricos de la resolución esperada.Since its discovery in the 1960s, the cosmic microwave background (CMB) radiation has become a very important observational tool to understand the physics of the early universe. The parameter r, defined as the relative amplitude of tensor to scalar perturbations, is currently constrained to the range r < 0.056. QUBIC is a ground-based instrument designed to search for very weak B-mode signals in polarization anisotropies at intermediate angular scales (l ∼ 30 − 200). To achieve this goal, QUBIC combines two widely used techniques in the CMB community: interferometry and bolometry. In this work, we compute the angular resolution for an end-to-end simulation using two independent methods: Fit and Sigma. We conclude that the reconstruction performed by the software is appropriate since the resolution measured with both calibrated methods coincides with the theoretical value of the expected resolution.Fil: Gamboa Lerena, Martín Miguel. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Scoccola, Claudia Graciela. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Ade, P.. Cardiff University; Reino UnidoFil: Alberro, José Gabriel. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; ArgentinaFil: Almela, Daniel Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Arnaldi, L. H.. Comisión Nacional de Energía Atómica; ArgentinaFil: Bonaparte, J.. Comisión Nacional de Energía Atómica; ArgentinaFil: Bottani, A.. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; ArgentinaFil: Cobos Cerutti, Agustin Cleto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Duca, Clara. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Etchegoyen, Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Fasciszewski, A.. Comisión Nacional de Energía Atómica; ArgentinaFil: Ferreyro, Luciano Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Fracchia, D.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Garcia, Beatriz Alicia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: García Redondo, Manuel Elías. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Gomez Berisso, Mariano. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: González, Manuel. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Harari, Diego Dario. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Kristukat, C.. Comisión Nacional de Energía Atómica; ArgentinaFil: Mundo, Luis Mariano. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; ArgentinaFil: Pastoriza, Hernan. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Platino, Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Ringegni, P.. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; ArgentinaFil: Romero, Gustavo Esteban. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Instituto Argentino de Radioastronomía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto Argentino de Radioastronomía; ArgentinaFil: Salum, Juan Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Supanitsky, Alberto Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Wicek, F.. Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules; FranciaFil: Zannoni, M.. Istituto Nazionale Di Fisica Nucleare; ItaliaFil: Zullo, A.. Istituto Nazionale Di Fisica Nucleare; ItaliaReunión Anual de la Asociación Argentina de AstronomíaViedmaArgentinaUniversidad Nacional de Río NegroInstituto Argentino de Radioastronomí

Science of atmospheric phenomena with JEM-EUSO

The main goal of the JEM-EUSO experiment is the study of Ultra HighEnergy Cosmic Rays (UHECR, 10^19 - 10^21 eV ), but the method which will be used (detection of the secondary light emissions induced by cosmic rays in the atmosphere) allows to study other luminous phenomena. The UHECRs will be detected through the measurement of the emission in the range between 290 and 430 m, where some part of Transient Luminous Events (TLEs) emission also appears. This work discusses the possibility of using the JEM-EUSO Telescope to get new scientific results on TLEs. The high time resolution of this instrument allows to observe the evolution of TLEs with great precision just at the moment of their origin. Thepaper consists of four parts: review of the present knowledge on the TLE, presentation of the results of the simulations of the TLE images in the JEM-EUSO telescope, results of the Russian experiment Tatiana-2 and discussion of the possible progress achievable in this field with JEM-EUSO as well as possible cooperation with other space projects devoted to the study of TLE-TARANIS and ASIM. In atmospheric physics, the study of TLEs became one of the main physical subjects of interest after their discovery in 1989. In the years 1992 - 1994 detection was performed fromsatellite, aircraft and space shuttle and recently from the International Space Station. These events have short duration (milliseconds) and small scales (km to tens of km) and appear at altitudes 50 - 100 km. Their nature is still not clear and each new experimental data can be useful for a better understanding of these mysterious phenomena.Fil: Adams, J. H.. University of Alabama in Huntsville; Estados UnidosFil: Ahmad, S.. Ecole Polytechnique; FranciaFil: Albert, J. N.. Univ Paris-Sud; FranciaFil: Allard, D.. Univ Paris Diderot; FranciaFil: Anchordoqui, L.. University of Wisconsin-Milwaukee; Estados UnidosFil: Andreev, V.. University of California; Estados UnidosFil: Anzalone, A.. INAF - Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica di Palermo; ItaliaFil: Arai, Y.. High Energy Accelerator Research Organization (KEK); JapónFil: Asano, K.. Tokyo Institute of Technology; JapónFil: Ave Pernas, M.. Universidad de Alcala (UAH); EspañaFil: Barrillon, P.. Univ Paris-Sud; FranciaFil: Batsch, T.. Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics; RusiaFil: Bayer, J.. University of Tubingen; AlemaniaFil: Bechini, R.. Universita’ di Torino; ItaliaFil: Belenguer, T.. Instituto Nacional de Tecnica Aeroespacial (INTA); EspañaFil: Bellotti, R.. Istituto Nazionale di Fisica Nucleare; ItaliaFil: Belov, K.. University of California; Estados UnidosFil: Berlind, A. A.. Vanderbilt University; Estados UnidosFil: Bertaina, M.. Istituto Nazionale di Fisica Nucleare; ItaliaFil: Biermann, P. L.. Karlsruhe Institute of Technology (KIT); AlemaniaFil: Biktemerova, S.. Joint Institute for Nuclear Research; RusiaFil: Blaksley, C.. Univ Paris Diderot; FranciaFil: Blanc, N.. Swiss Center for Electronics and Microtechnology (CSEM); SuizaFil: Blecki, J.. Space Research Centre of the Polish Academy of Sciences (CBK; PoloniaFil: Blin-Bondil, S.. Ecole Polytechnique; FranciaFil: Blumer, J.. Karlsruhe Institute of Technology (KIT),; AlemaniaFil: Bobik, P.. Institute of Experimental Physics; EslovaquiaFil: Bogomilov, M.. University of Sofia; BulgariaFil: Bonamente, M.. University of Alabama in Huntsville; Estados UnidosFil: Supanitsky, Alberto Daniel. Consejo Nacional de Investigaciónes Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Astronomía y Física del Espacio. - Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Astronomía y Física del Espacio; ArgentinaFil: The JEM-EUSO Collaboration

QUBIC II: Spectro-Polarimetry with Bolometric Interferometry

Bolometric interferometry is a novel technique that has the ability to perform spectral imaging. A bolometric interferometer observes the sky in a wide frequency band and can reconstruct sky maps in several sub-bands within the physical band in post-processing of the data. This provides a powerful spectral method to discriminate between the cosmic microwave background (CMB) and astrophysical foregrounds. In this paper, the methodology is illustrated with examples based on the Q & U Bolometric Interferometer for Cosmology (QUBIC) which is a ground-based instrument designed to measure the B-mode polarization of the sky at millimeter wavelengths. We consider the specific cases of point source reconstruction and Galactic dust mapping and we characterize the point spread function as a function of frequency. We study the noise properties of spectral imaging, especially the correlations between sub-bands, using end-to-end simulations together with a fast noise simulator. We conclude showing that spectral imaging performance are nearly optimal up to five sub-bands in the case of QUBIC.Fil: Gamboa Lerena, Martín Miguel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; ArgentinaFil: Landau, Susana Judith. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Mennella, A.. Università degli Studi di Milano; Italia. Istituto Nazionale di Fisica Nucleare; ItaliaFil: Scoccola, Claudia Graciela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas; ArgentinaFil: Almela, Daniel Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Arnaldi, Luis Horacio. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Cobos Cerutti, Agustin Cleto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Duca, Clara. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Etchegoyen, Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Ferreyro, Luciano Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Fracchia, Diego. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: García Méndez, Betania Sorybet. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: García Redondo, Manuel Elías. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Gervasi, Maria Gracia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Università degli Studi di Milano; Italia. Istituto Nazionale di Fisica Nucleare; ItaliaFil: Gomez Berisso, Mariano. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Hampel, Matias Rolf. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Harari, Diego Dario. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica; ArgentinaFil: Melo, Diego Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Pajot, Hipolito Fernando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Centre National de la Recherche Scientifique; FranciaFil: Pastoriza, Hernan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Fundación José A. Balseiro; ArgentinaFil: Platino, Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Rasztocky, Emiliano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Instituto Argentino de Radioastronomía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto Argentino de Radioastronomía; ArgentinaFil: Romero, G. E.. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Instituto Argentino de Radioastronomía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto Argentino de Radioastronomía; ArgentinaFil: Salum, Juan Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Supanitsky, Alberto Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Wright, María. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. University of Manchester; Reino Unid

Calibration of the Logarithmic-Periodic Dipole Antenna (LPDA) Radio Stations at the Pierre Auger Observatory using an Octocopter

An in-situ calibration of a logarithmic periodic dipole antenna with a frequency coverage of 30 MHz to 80 MHz is performed. Such antennas are part of a radio station system used for detection of cosmic ray induced air showers at the Engineering Radio Array of the Pierre Auger Observatory, the so-called Auger Engineering Radio Array (AERA). The directional and frequency characteristics of the broadband antenna are investigated using a remotely piloted aircraft (RPA) carrying a small transmitting antenna. The antenna sensitivity is described by the vector effective length relating the measured voltage with the electric-field components perpendicular to the incoming signal direction. The horizontal and meridional components are determined with an overall uncertainty of 7.4^{+0.9}_{-0.3} % and 10.3^{+2.8}_{-1.7} % respectively. The measurement is used to correct a simulated response of the frequency and directional response of the antenna. In addition, the influence of the ground conductivity and permittivity on the antenna response is simulated. Both have a negligible influence given the ground conditions measured at the detector site. The overall uncertainties of the vector effective length components result in an uncertainty of 8.8^{+2.1}_{-1.3} % in the square root of the energy fluence for incoming signal directions with zenith angles smaller than 60{\deg}.Comment: Published version. Updated online abstract only. Manuscript is unchanged with respect to v2. 39 pages, 15 figures, 2 table

Azimuthal asymmetry in the risetime of the surface detector signals of the Pierre Auger Observatory

The azimuthal asymmetry in the risetime of signals in Auger surface detector stations is a source of information on shower development. The azimuthal asymmetry is due to a combination of the longitudinal evolution of the shower and geometrical effects related to the angles of incidence of the particles into the detectors. The magnitude of the effect depends upon the zenith angle and state of development of the shower and thus provides a novel observable, $(\sec \theta)_\mathrm{max}$, sensitive to the mass composition of cosmic rays above $3 \times 10^{18}$ eV. By comparing measurements with predictions from shower simulations, we find for both of our adopted models of hadronic physics (QGSJETII-04 and EPOS-LHC) an indication that the mean cosmic-ray mass increases slowly with energy, as has been inferred from other studies. However, the mass estimates are dependent on the shower model and on the range of distance from the shower core selected. Thus the method has uncovered further deficiencies in our understanding of shower modelling that must be resolved before the mass composition can be inferred from $(\sec \theta)_\mathrm{max}$.Comment: Replaced with published version. Added journal reference and DO

Multi-resolution anisotropy studies of ultrahigh-energy cosmic rays detected at the Pierre Auger Observatory

We report a multi-resolution search for anisotropies in the arrival directions of cosmic rays detected at the Pierre Auger Observatory with local zenith angles up to $80^\circ$ and energies in excess of 4 EeV ($4 \times 10^{18}$ eV). This search is conducted by measuring the angular power spectrum and performing a needlet wavelet analysis in two independent energy ranges. Both analyses are complementary since the angular power spectrum achieves a better performance in identifying large-scale patterns while the needlet wavelet analysis, considering the parameters used in this work, presents a higher efficiency in detecting smaller-scale anisotropies, potentially providing directional information on any observed anisotropies. No deviation from isotropy is observed on any angular scale in the energy range between 4 and 8 EeV. Above 8 EeV, an indication for a dipole moment is captured; while no other deviation from isotropy is observed for moments beyond the dipole one. The corresponding $p$-values obtained after accounting for searches blindly performed at several angular scales, are $1.3 \times 10^{-5}$ in the case of the angular power spectrum, and $2.5 \times 10^{-3}$ in the case of the needlet analysis. While these results are consistent with previous reports making use of the same data set, they provide extensions of the previous works through the thorough scans of the angular scales.Comment: Published version. Added journal reference and DOI. Added Report Numbe

Ultrahigh-energy neutrino follow-up of Gravitational Wave events GW150914 and GW151226 with the Pierre Auger Observatory

On September 14, 2015 the Advanced LIGO detectors observed their first gravitational-wave (GW) transient GW150914. This was followed by a second GW event observed on December 26, 2015. Both events were inferred to have arisen from the merger of black holes in binary systems. Such a system may emit neutrinos if there are magnetic fields and disk debris remaining from the formation of the two black holes. With the surface detector array of the Pierre Auger Observatory we can search for neutrinos with energy above 100 PeV from point-like sources across the sky with equatorial declination from about -65 deg. to +60 deg., and in particular from a fraction of the 90% confidence-level (CL) inferred positions in the sky of GW150914 and GW151226. A targeted search for highly-inclined extensive air showers, produced either by interactions of downward-going neutrinos of all flavors in the atmosphere or by the decays of tau leptons originating from tau-neutrino interactions in the Earth's crust (Earth-skimming neutrinos), yielded no candidates in the Auger data collected within $\pm 500$ s around or 1 day after the coordinated universal time (UTC) of GW150914 and GW151226, as well as in the same search periods relative to the UTC time of the GW candidate event LVT151012. From the non-observation we constrain the amount of energy radiated in ultrahigh-energy neutrinos from such remarkable events.Comment: Published version. Added journal reference and DOI. Added Report Numbe