LONG-TERM MONITORING OF THE TeV EMISSION FROM Mrk 421 WITH THE ARGO-YBJ EXPERIMENT

被引：62

作者：

Bartoli, B. ^{[1
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Bernardini, P. ^{[3
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Bi, X. J. ^{[5
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Bleve, C. ^{[3
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Catalanotti, S. ^{[1
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Cattaneo, C. ^{[7
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De Mitri, I. ^{[3
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Piazzoli, B. D'Ettorre ^{[1
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Di Girolamo, T. ^{[1
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Ding, X. H. ^{[15
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Di Sciascio, G. ^{[11
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Li, X. X. ^{[5
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Liguori, G. ^{[6
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机构：

[1] Univ Naples Federico II, Dipartimento Fis, I-80126 Naples, Italy

[2] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Napoli, I-80126 Naples, Italy

[3] Univ Salento, Dipartimento Fis, I-73100 Lecce, Italy

[4] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Lecce, I-73100 Lecce, Italy

[5] Chinese Acad Sci, Key Lab Particle Astrophys, Inst High Energy Phys, Beijing 100049, Peoples R China

[6] Univ Pavia, Dipartimento Fis Nucl & Teor, I-27100 Pavia, Italy

[7] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Pavia, I-27100 Pavia, Italy

[8] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Roma Tre, I-00146 Rome, Italy

[9] Ist Nazl Fis Nucl CNAF, I-40127 Bologna, Italy

[10] Univ Roma Tor Vergata, Dipartimento Fis, I-00133 Rome, Italy

[11] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Roma Tor Vergata, I-00133 Rome, Italy

[12] Ist Nazl Astrofis, Ist Fis Spazio Interplanetario, I-10133 Turin, Italy

[13] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Torino, I-10125 Turin, Italy

[14] Univ Roma Tre, Dipartimento Fis, I-00146 Rome, Italy

[15] Tibet Univ, Lhasa 850000, Xizang, Peoples R China

[16] Hebei Normal Univ, Shijiazhuang 050016, Hebei, Peoples R China

[17] Yunnan Univ, Kunming 650091, Yunnan, Peoples R China

[18] Univ Palermo, Dipartimento Fis & Tecnol Relat, I-90128 Palermo, Italy

[19] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Catania, I-95125 Catania, Italy

[20] Univ Turin, Dipartimento Fis Gen, I-10125 Turin, Italy

[21] Shandong Univ, Jinan 250100, Shandong, Peoples R China

[22] SW Jiaotong Univ, Chengdu 610031, Sichuan, Peoples R China

[23] Univ Salento, Dipartimento Ingn Innovaz, I-73100 Lecce, Italy

[24] Ist Nazl Astrofis, Ist Astrofis Spaziale & Fis Cosm, I-90146 Palermo, Italy

来源：

ASTROPHYSICAL JOURNAL | 2011年 / 734卷 / 02期

关键词：

BL Lacertae objects: individual (Markarian 421); gamma rays: general; GAMMA-RAY OBSERVATION; BL-LAC OBJECTS; MULTIWAVELENGTH OBSERVATIONS; CRAB-NEBULA; BLAZAR MARKARIAN-421; VARIABILITY; RADIATION; FLARES; VIEW; CALIBRATION;

D O I：

10.1088/0004-637X/734/2/110

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

ARGO-YBJ is an air shower detector array with a fully covered layer of resistive plate chambers. It is operated with a high duty cycle and a large field of view. It continuously monitors the northern sky at energies above 0.3 TeV. In this paper, we report a long-term monitoring of Mrk 421 over the period from 2007 November to 2010 February. This source was observed by the satellite-borne experiments Rossi X-ray Timing Explorer and Swift in the X-ray band. Mrk 421 was especially active in the first half of 2008. Many flares are observed in both X-ray and gamma-ray bands simultaneously. The gamma-ray flux observed by ARGO-YBJ has a clear correlation with the X-ray flux. No lag between the X-ray and gamma-ray photons longer than 1 day is found. The evolution of the spectral energy distribution is investigated by measuring spectral indices at four different flux levels. Hardening of the spectra is observed in both X-ray and gamma-ray bands. The gamma-ray flux increases quadratically with the simultaneously measured X-ray flux. All these observational results strongly favor the synchrotron self-Compton process as the underlying radiative mechanism.

引用

页数：8

共 51 条

[1] SIMULTANEOUS MULTIWAVELENGTH OBSERVATIONS OF MARKARIAN 421 DURING OUTBURST [J].

Acciari, V. A. ;

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Aune, T. ;

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Butt, Y. ;

Cannon, A. ;

Celik, O. ;

Cesarini, A. ;

Chow, Y. C. ;

Ciupik, L. ;

Cogan, P. ;

Colin, P. ;

Cui, W. ;

Dickherber, R. ;

Duke, C. ;

Falcone, A. D. ;

Fegan, S. J. ;

Finley, J. P. ;

Finnegan, G. ;

Fortin, P. ;

Fortson, L. ;

Furniss, A. ;

Gall, D. ;

Gillanders, G. H. ;

Grube, J. ;

Guenette, R. ;

Gyuk, G. ;

Hanna, D. ;

Holder, J. ;

Horan, D. ;

Hui, C. M. ;

Humensky, T. B. ;

Kaaret, P. ;

Karlsson, N. ;

Kertzman, M. ;

Kieda, D. ;

Kildea, J. ;

Konopelko, A. ;

Krawczynski, H. ;

Krennrich, F. ;

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[2] GEANT4-a simulation toolkit [J].

Agostinelli, S ;

Allison, J ;

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Apostolakis, J ;

Araujo, H ;

Arce, P ;

Asai, M ;

Axen, D ;

Banerjee, S ;

Barrand, G ;

Behner, F ;

Bellagamba, L ;

Boudreau, J ;

Broglia, L ;

Brunengo, A ;

Burkhardt, H ;

Chauvie, S ;

Chuma, J ;

Chytracek, R ;

Cooperman, G ;

Cosmo, G ;

Degtyarenko, P ;

Dell'Acqua, A ;

Depaola, G ;

Dietrich, D ;

Enami, R ;

Feliciello, A ;

Ferguson, C ;

Fesefeldt, H ;

Folger, G ;

Foppiano, F ;

Forti, A ;

Garelli, S ;

Giani, S ;

Giannitrapani, R ;

Gibin, D ;

Cadenas, JJG ;

González, I ;

Abril, GG ;

Greeniaus, G ;

Greiner, W ;

Grichine, V ;

Grossheim, A ;

Guatelli, S ;

Gumplinger, P ;

Hamatsu, R ;

Hashimoto, K ;

Hasui, H ;

Heikkinen, A ;

Howard, A .

NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT, 2003, 506 (03) :250-303

[3] Observations of the crab nebula with HESS [J].

Aharonian, F. ;

Akhperjanian, A. G. ;

Bazer-Bachi, A. R. ;

Beilicke, M. ;

Benbow, W. ;

Berge, D. ;

Bernloehr, K. ;

Boisson, C. ;

Bolz, O. ;

Borrel, V. ;

Braun, I. ;

Breitling, F. ;

Brown, A. M. ;

Buehler, R. ;

Buesching, I. ;

Carrigan, S. ;

Chadwick, P. M. ;

Chounet, L. -M. ;

Cornils, R. ;

Costamante, L. ;

Degrange, B. ;

Dickinson, H. J. ;

Djannati-Atai, A. ;

Drury, L. O'C. ;

Dubus, G. ;

Egberts, K. ;

Emmanoulopoulos, D. ;

Espigat, P. ;

Feinstein, F. ;

Ferrero, E. ;

Fiasson, A. ;

Fontaine, G. ;

Funk, Seb. ;

Funk, S. ;

Gallant, Y. A. ;

Giebels, B. ;

Glicenstein, J. F. ;

Goret, P. ;

Hadjichristidis, C. ;

Hauser, D. ;

Hauser, M. ;

Heinzelmann, G. ;

Henri, G. ;

Hermann, G. ;

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Hofmann, W. ;

Holleran, M. ;

Horns, D. ;

Jacholkowska, A. ;

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[5] Scaler mode technique for the ARGO-YBJ detector [J].

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Bernardini, P. ;

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Branchini, P. ;

Budano, A. ;

Bussino, S. ;

Melcarne, A. K. Calabrese ;

Camarri, P. ;

Cao, Z. ;

Cappa, A. ;

Cardarelli, R. ;

Catalanotti, S. ;

Cattaneo, C. ;

Cavaliere, S. ;

Celio, P. ;

Cheni, S. Z. ;

Chengi, N. ;

Credit, P. ;

Cui, S. W. ;

Cusumano, G. ;

Dai, B. Z. ;

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Danzengluobu ;

Dattoli, M. ;

De Mitri, I. ;

De Rosa, R. ;

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De Vincenzi, M. ;

Di Girolamo, T. ;

Ding, X. H. ;

Di Sciascio, G. ;

Feng, C. F. ;

Feng, Zhaoyang ;

Feng, Zhenyong ;

Ferrigno, C. ;

Galeazzi, F. ;

Galeotti, P. ;

Gao, X. Y. ;

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Gou, Q. B. ;

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[6]

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[7] GAMMA-RAY FLARES FROM Mrk421 IN 2008 OBSERVED WITH THE ARGO-YBJ DETECTOR [J].

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Cappa, A. ;

Cardarelli, R. ;

Catalanotti, S. ;

Cattaneo, C. ;

Celio, P. ;

Chen, S. Z. ;

Chen, Y. ;

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Creti, P. ;

Cui, S. W. ;

Dai, B. Z. ;

Staiti, G. D'Ali ;

Danzengluobu ;

Dattoli, M. ;

De Mitri, I. ;

Piazzoli, B. D'Ettorre ;

De Vincenzi, M. ;

Di Girolamo, T. ;

Ding, X. H. ;

Di Sciascio, G. ;

Feng, C. F. ;

Feng, Zhaoyang ;

Feng, Zhenyong ;

Galeazzi, F. ;

Galeotti, P. ;

Gargana, R. ;

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Guo, Y. Q. ;

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Hu, Haibing ;

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Camarri, P. ;

Cao, Z. ;

Cappa, A. ;

Cardarelli, R. ;

Catalanotti, S. ;

Cattaneo, C. ;

Celio, P. ;

Chen, S. Z. ;

Chen, Y. ;

Cheng, N. ;

Creti, P. ;

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Dai, B. Z. ;

Staiti, G. D'Ali ;

Danzengluobu ;

Dattoli, M. ;

De Mitri, I. ;

Piazzoli, B. D'Ettorre ;

De Vincenzi, M. ;

Di Girolamo, T. ;

Ding, X. H. ;

Di Sciascio, G. ;

Feng, C. F. ;

Feng, Zhaoyang ;

Feng, Zhenyong ;

Galeazzi, F. ;

Galeotti, P. ;

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Gou, Q. B. ;

Guo, Y. Q. ;

He, H. H. ;

Hu, Haibing ;

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[9] Temperature effect on RPC performance in the ARGO-YBJ experiment [J].

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Cappa, A. ;

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Catalanotti, S. ;

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De Mitri, I. ;

Piazzoli, B. D'Ettorre ;

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Di Girolamo, T. ;

Ding, X. H. ;

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Hu, Haibing ;

Hu, Hongbo ;

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NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT, 2009, 608 (02) :246-250

[10] Software timing calibration of the ARGO-YBJ detector [J].

Aielli, G. ;

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Bartoli, B. ;

Bernardini, P. ;

Bi, X. J. ;

Bleve, C. ;

Branchini, P. ;

Budano, A. ;

Bussino, S. ;

Melcarne, A. K. Calabrese ;

Camarri, P. ;

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Cappa, A. ;

Cardarelli, R. ;

Catalanotti, S. ;

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Celio, P. ;

Chen, S. Z. ;

Cheng, N. ;

Creti, P. ;

Cui, S. W. ;

Cusumano, G. ;

Dai, B. Z. ;

Staiti, G. D'Ali ;

Danzengluobu ;

Dattoli, M. ;

De Mitri, I. ;

Piazzoli, B. D'Ettorre ;

De Vincenzi, M. ;

Di Girolamo, T. ;

Ding, X. H. ;

Di Sciascio, G. ;

Feng, C. F. ;

Feng, Zhaoyang ;

Feng, Zhenyong ;

Ferrigno, C. ;

Galeazzi, F. ;

Galeotti, P. ;

Gao, X. Y. ;

Gargana, R. ;

Gou, Q. B. ;

He, H. H. ;

Hu, Haibing ;

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Huang, Q. ;

Iacovacci, M. ;

James, I. ;

Jia, H. Y. ;

Labaciren .

ASTROPARTICLE PHYSICS, 2009, 30 (06) :287-292

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共 51 条

[1] SIMULTANEOUS MULTIWAVELENGTH OBSERVATIONS OF MARKARIAN 421 DURING OUTBURST [J].

Acciari, V. A. ;

Aliu, E. ;

Aune, T. ;

Beilicke, M. ;

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Boettcher, M. ;

Bradbury, S. M. ;

Buckley, J. H. ;

Bugaev, V. ;

Butt, Y. ;

Cannon, A. ;

Celik, O. ;

Cesarini, A. ;

Chow, Y. C. ;

Ciupik, L. ;

Cogan, P. ;

Colin, P. ;

Cui, W. ;

Dickherber, R. ;

Duke, C. ;

Falcone, A. D. ;

Fegan, S. J. ;

Finley, J. P. ;

Finnegan, G. ;

Fortin, P. ;

Fortson, L. ;

Furniss, A. ;

Gall, D. ;

Gillanders, G. H. ;

Grube, J. ;

Guenette, R. ;

Gyuk, G. ;

Hanna, D. ;

Holder, J. ;

Horan, D. ;

Hui, C. M. ;

Humensky, T. B. ;

Kaaret, P. ;

Karlsson, N. ;

Kertzman, M. ;

Kieda, D. ;

Kildea, J. ;

Konopelko, A. ;

Krawczynski, H. ;

Krennrich, F. ;

Lang, M. J. ;

LeBohec, S. ;

Maier, G. ;

McCann, A. ;

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ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2009, 703 (01) :169-178

[2] GEANT4-a simulation toolkit [J].

Agostinelli, S ;

Allison, J ;

Amako, K ;

Apostolakis, J ;

Araujo, H ;

Arce, P ;

Asai, M ;

Axen, D ;

Banerjee, S ;

Barrand, G ;

Behner, F ;

Bellagamba, L ;

Boudreau, J ;

Broglia, L ;

Brunengo, A ;

Burkhardt, H ;

Chauvie, S ;

Chuma, J ;

Chytracek, R ;

Cooperman, G ;

Cosmo, G ;

Degtyarenko, P ;

Dell'Acqua, A ;

Depaola, G ;

Dietrich, D ;

Enami, R ;

Feliciello, A ;

Ferguson, C ;

Fesefeldt, H ;

Folger, G ;

Foppiano, F ;

Forti, A ;

Garelli, S ;

Giani, S ;

Giannitrapani, R ;

Gibin, D ;

Cadenas, JJG ;

González, I ;

Abril, GG ;

Greeniaus, G ;

Greiner, W ;

Grichine, V ;

Grossheim, A ;

Guatelli, S ;

Gumplinger, P ;

Hamatsu, R ;

Hashimoto, K ;

Hasui, H ;

Heikkinen, A ;

Howard, A .

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Aharonian, F. ;

Akhperjanian, A. G. ;

Bazer-Bachi, A. R. ;

Beilicke, M. ;

Benbow, W. ;

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Boisson, C. ;

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Borrel, V. ;

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Breitling, F. ;

Brown, A. M. ;

Buehler, R. ;

Buesching, I. ;

Carrigan, S. ;

Chadwick, P. M. ;

Chounet, L. -M. ;

Cornils, R. ;

Costamante, L. ;

Degrange, B. ;

Dickinson, H. J. ;

Djannati-Atai, A. ;

Drury, L. O'C. ;

Dubus, G. ;

Egberts, K. ;

Emmanoulopoulos, D. ;

Espigat, P. ;

Feinstein, F. ;

Ferrero, E. ;

Fiasson, A. ;

Fontaine, G. ;

Funk, Seb. ;

Funk, S. ;

Gallant, Y. A. ;

Giebels, B. ;

Glicenstein, J. F. ;

Goret, P. ;

Hadjichristidis, C. ;

Hauser, D. ;

Hauser, M. ;

Heinzelmann, G. ;

Henri, G. ;

Hermann, G. ;

Hinton, J. A. ;

Hofmann, W. ;

Holleran, M. ;

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Jacholkowska, A. ;

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NEW ASTRONOMY, 2000, 5 (07) :377-395

[5] Scaler mode technique for the ARGO-YBJ detector [J].

Aielli, G. ;

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Branchini, P. ;

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Bussino, S. ;

Melcarne, A. K. Calabrese ;

Camarri, P. ;

Cao, Z. ;

Cappa, A. ;

Cardarelli, R. ;

Catalanotti, S. ;

Cattaneo, C. ;

Cavaliere, S. ;

Celio, P. ;

Cheni, S. Z. ;

Chengi, N. ;

Credit, P. ;

Cui, S. W. ;

Cusumano, G. ;

Dai, B. Z. ;

Staid, G. D'Ali ;

Danzengluobu ;

Dattoli, M. ;

De Mitri, I. ;

De Rosa, R. ;

Piazzoli, B. D'Ettorre ;

De Vincenzi, M. ;

Di Girolamo, T. ;

Ding, X. H. ;

Di Sciascio, G. ;

Feng, C. F. ;

Feng, Zhaoyang ;

Feng, Zhenyong ;

Ferrigno, C. ;

Galeazzi, F. ;

Galeotti, P. ;

Gao, X. Y. ;

Gargana, R. ;

Garufi, F. ;

Gou, Q. B. ;

He, H. H. ;

Hu, Haibing ;

Hu, Hongbo ;

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ASTROPARTICLE PHYSICS, 2008, 30 (02) :85-95

[6]

Aielli G, 2006, NUCL INSTRUM METH A, V562, P92, DOI [10.1016/j.nima.2006.02.136, 10.1016/j.nima.2006.02.0136]

[7] GAMMA-RAY FLARES FROM Mrk421 IN 2008 OBSERVED WITH THE ARGO-YBJ DETECTOR [J].

Aielli, G. ;

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Bernardini, P. ;

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Bussino, S. ;

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Camarri, P. ;

Cao, Z. ;

Cappa, A. ;

Cardarelli, R. ;

Catalanotti, S. ;

Cattaneo, C. ;

Celio, P. ;

Chen, S. Z. ;

Chen, Y. ;

Cheng, N. ;

Creti, P. ;

Cui, S. W. ;

Dai, B. Z. ;

Staiti, G. D'Ali ;

Danzengluobu ;

Dattoli, M. ;

De Mitri, I. ;

Piazzoli, B. D'Ettorre ;

De Vincenzi, M. ;

Di Girolamo, T. ;

Ding, X. H. ;

Di Sciascio, G. ;

Feng, C. F. ;

Feng, Zhaoyang ;

Feng, Zhenyong ;

Galeazzi, F. ;

Galeotti, P. ;

Gargana, R. ;

Gou, Q. B. ;

Guo, Y. Q. ;

He, H. H. ;

Hu, Haibing ;

Hu, Hongbo ;

Huang, Q. ;

Iacovacci, M. ;

Iuppa, R. ;

James, I. ;

Jia, H. Y. ;

Labaciren ;

Li, H. J. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 2010, 714 (02) :L208-L212

[8] ARGO-YBJ constraints on very high energy emission from GRBs [J].

Aielli, G. ;

Bacci, C. ;

Bartoli, B. ;

Bernardini, P. ;

Bi, X. J. ;

Bleve, C. ;

Branchini, P. ;

Budano, A. ;

Bussino, S. ;

Melcarne, A. K. Calabrese ;

Camarri, P. ;

Cao, Z. ;

Cappa, A. ;

Cardarelli, R. ;

Catalanotti, S. ;

Cattaneo, C. ;

Celio, P. ;

Chen, S. Z. ;

Chen, Y. ;

Cheng, N. ;

Creti, P. ;

Cui, S. W. ;

Dai, B. Z. ;

Staiti, G. D'Ali ;

Danzengluobu ;

Dattoli, M. ;

De Mitri, I. ;

Piazzoli, B. D'Ettorre ;

De Vincenzi, M. ;

Di Girolamo, T. ;

Ding, X. H. ;

Di Sciascio, G. ;

Feng, C. F. ;

Feng, Zhaoyang ;

Feng, Zhenyong ;

Galeazzi, F. ;

Galeotti, P. ;

Gargana, R. ;

Gou, Q. B. ;

Guo, Y. Q. ;

He, H. H. ;

Hu, Haibing ;

Hu, Hongbo ;

Huang, Q. ;

Iacovacci, M. ;

Iuppa, R. ;

James, I. ;

Jia, H. Y. ;

Labaciren ;

Li, H. J. .

ASTROPARTICLE PHYSICS, 2009, 32 (01) :47-52

[9] Temperature effect on RPC performance in the ARGO-YBJ experiment [J].

Aielli, G. ;

Bacci, C. ;

Bartoli, B. ;

Bernardini, P. ;

Bi, X. J. ;

Bleve, C. ;

Branchini, P. ;

Budano, A. ;

Bussino, S. ;

Melcarne, A. K. Calabrese ;

Camarri, P. ;

Cao, Z. ;

Cappa, A. ;

Cardarelli, R. ;

Catalanotti, S. ;

Cattaneo, C. ;

Celio, P. ;

Chen, S. Z. ;

Chen, Y. ;

Cheng, N. ;

Creti, P. ;

Cui, S. W. ;

Dai, B. Z. ;

Staiti, G. D'Ali ;

Danzengluobu ;

Dattoli, M. ;

De Mitri, I. ;

Piazzoli, B. D'Ettorre ;

De Vincenzi, M. ;

Di Girolamo, T. ;

Ding, X. H. ;

Di Sciascio, G. ;

Feng, C. F. ;

Feng, Zhaoyang ;

Feng, Zhenyong ;

Galeazzi, F. ;

Galeotti, P. ;

Gargana, R. ;

Gou, Q. B. ;

Guo, Y. Q. ;

He, H. H. ;

Hu, Haibing ;

Hu, Hongbo ;

Huang, Q. ;

Iacovacci, M. ;

Iuppa, R. ;

James, I. ;

Jia, H. Y. ;

Labaciren ;

Li, H. J. .

NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT, 2009, 608 (02) :246-250

[10] Software timing calibration of the ARGO-YBJ detector [J].

Aielli, G. ;

Bacci, C. ;

Bartoli, B. ;

Bernardini, P. ;

Bi, X. J. ;

Bleve, C. ;

Branchini, P. ;

Budano, A. ;

Bussino, S. ;

Melcarne, A. K. Calabrese ;

Camarri, P. ;

Cao, Z. ;

Cappa, A. ;

Cardarelli, R. ;

Catalanotti, S. ;

Cattaneo, C. ;

Cavaliere, S. ;

Celio, P. ;

Chen, S. Z. ;

Cheng, N. ;

Creti, P. ;

Cui, S. W. ;

Cusumano, G. ;

Dai, B. Z. ;

Staiti, G. D'Ali ;

Danzengluobu ;

Dattoli, M. ;

De Mitri, I. ;

Piazzoli, B. D'Ettorre ;

De Vincenzi, M. ;

Di Girolamo, T. ;

Ding, X. H. ;

Di Sciascio, G. ;

Feng, C. F. ;

Feng, Zhaoyang ;

Feng, Zhenyong ;

Ferrigno, C. ;

Galeazzi, F. ;

Galeotti, P. ;

Gao, X. Y. ;

Gargana, R. ;

Gou, Q. B. ;

He, H. H. ;

Hu, Haibing ;

Hu, Hongbo ;

Huang, Q. ;

Iacovacci, M. ;

James, I. ;

Jia, H. Y. ;

Labaciren .

ASTROPARTICLE PHYSICS, 2009, 30 (06) :287-292

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