Numerical study of the composition of ultra-high-energy cosmic rays

被引:0
作者
Lakel, G. [1 ]
Talai, M. C. [1 ]
Attallah, R. [1 ]
机构
[1] Badji Mokhtar Univ, Fac Sci, Dept Phys, POB 12, Annaba 23000, Algeria
关键词
CONEX code; slant depth; UHECR; shower profile; SURFACE DETECTOR; SCALE ANISOTROPY; ARRAY; SIMULATION; SPECTRUM;
D O I
10.1007/s12036-021-09782-8
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
Several experiments around the world, like the ground-based observatories Pierre Auger and Telescope Array, and soon the space telescope JEM-EUSO, are investigating ultra-high-energy cosmic rays, trying to solve the mystery of their origin. The mass composition of these particles is a key piece of information crucial for a better understanding of the problem. Yet it cannot be observed directly but rather inferred from the simultaneous measure of the energy E-0 of the primary particle and the atmospheric depth X-max of its shower maximum. The conversion of (E-0, X-max) into a primary mass can only be achieved by air-shower simulation. The paper investigates this question through detailed Monte Carlo calculations of air showers initiated by ultra-high-energy cosmic rays of 10(18)-10(20) eV. The calculations were carried out using the code CONEX in combination with different up-to-date hadronic interaction models. The obtained results are compared to the most recent data from the current experiments.
引用
收藏
页数:7
相关论文
共 40 条
[1]   The Pierre Auger Cosmic Ray Observatory [J].
Aab, A. ;
Abreu, P. ;
Aglietta, M. ;
Ahn, E. J. ;
Al Samarai, I. ;
Albert, J. N. ;
Albuquerque, I. F. M. ;
Allekotte, I. ;
Allen, J. ;
Allison, P. ;
Almela, A. ;
Alvarez Castillo, J. ;
Alvarez-Muniz, J. ;
Batista, R. Alves ;
Ambrosio, M. ;
Aminaei, A. ;
Anchordoqui, L. ;
Andringa, S. ;
Aramo, C. ;
Aranda, V. M. ;
Argiro, S. ;
Arisaka, K. ;
Arneodo, F. ;
Arqueros, F. ;
Asch, T. ;
Asorey, H. ;
Assis, P. ;
Aublin, J. ;
Ave, M. ;
Avenier, M. ;
Avila, G. ;
Awal, N. ;
Badescu, A. M. ;
Balzer, M. ;
Barber, K. B. ;
Barbosa, A. ;
Barenthien, N. ;
Barkhausen, M. ;
Baeuml, J. ;
Baus, C. ;
Beatty, J. ;
Becker, K. H. ;
Bellido, J. A. ;
BenZvi, S. ;
Berat, C. ;
Bergmann, T. ;
Bertaina, M. E. ;
Biermann, P. L. ;
Bilhaut, R. ;
Billoir, P. .
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT, 2015, 798 :172-213
[2]   Observation of a large-scale anisotropy in the arrival directions of cosmic rays above 8 x 1018 eV [J].
Aab, A. ;
Abreu, P. ;
Aglietta, M. ;
Al Samarai, I. ;
Albuquerque, I. F. M. ;
Allekotte, I. ;
Almela, A. ;
Alvarez Castillo, J. ;
Alvarez-Muniz, J. ;
Anastasi, G. A. ;
Anchordoqui, L. ;
Andrada, B. ;
Andringa, S. ;
Aramo, C. ;
Arqueros, F. ;
Arsene, N. ;
Asorey, H. ;
Assis, P. ;
Aublin, J. ;
Avila, G. ;
Badescu, A. M. ;
Balaceanu, A. ;
Barbato, F. ;
Barreira Luz, R. J. ;
Beatty, J. J. ;
Becker, K. H. ;
Bellido, J. A. ;
Berat, C. ;
Bertaina, M. E. ;
Bertou, X. ;
Biermann, P. L. ;
Billoir, P. ;
Biteau, J. ;
Blaess, S. G. ;
Blanco, A. ;
Blazek, J. ;
Bleve, C. ;
Bohacova, M. ;
Boncioli, D. ;
Bonifazi, C. ;
Borodai, N. ;
Botti, A. M. ;
Brack, J. ;
Brancus, I. ;
Bretz, T. ;
Bridgeman, A. ;
Briechle, F. L. ;
Buchholz, P. ;
Bueno, A. ;
Buitink, S. .
SCIENCE, 2017, 357 (6357) :1266-1270
[3]   LARGE SCALE DISTRIBUTION OF ULTRA HIGH ENERGY COSMIC RAYS DETECTED AT THE PIERRE AUGER OBSERVATORY WITH ZENITH ANGLES UP TO 80° [J].
Aab, A. ;
Abreu, P. ;
Aglietta, M. ;
Ahn, E. J. ;
Al Samarai, I. ;
Albuquerque, I. F. M. ;
Allekotte, I. ;
Allen, J. ;
Allison, P. ;
Almela, A. ;
Alvarez Castillo, J. ;
Alvarez-Muniz, J. ;
Batista, R. Alves ;
Ambrosio, M. ;
Aminaei, A. ;
Anchordoqui, L. ;
Andringa, S. ;
Aramo, C. ;
Aranda, M. ;
Arqueros, F. ;
Asorey, H. ;
Assis, P. ;
Aublin, J. ;
Ave, M. ;
Avenier, M. ;
Avila, G. ;
Awal, N. ;
Badescu, A. M. ;
Barber, K. B. ;
Baeuml, J. ;
Baus, C. ;
Beatty, J. J. ;
Becker, K. H. ;
Bellido, J. A. ;
Berat, C. ;
Bertaina, M. E. ;
Bertou, X. ;
Biermann, P. L. ;
Billoir, P. ;
Blaess, S. G. ;
Blanco, M. ;
Bleve, C. ;
Bluemer, H. ;
Bohacova, M. ;
Boncioli, D. ;
Bonifazi, C. ;
Bonino, R. ;
Borodai, N. ;
Brack, J. ;
Brancus, I. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2015, 802 (02)
[4]   Depth of maximum of air-shower profiles at the Pierre Auger Observatory. II. Composition implications [J].
Aab, A. ;
Abreu, P. ;
Aglietta, M. ;
Ahn, E. J. ;
Al Samarai, I. ;
Albuquerque, I. F. M. ;
Allekotte, I. ;
Allen, J. ;
Allison, P. ;
Almela, A. ;
Alvarez Castillo, J. ;
Alvarez-Muniz, J. ;
Batista, R. Alves ;
Ambrosio, M. ;
Aminaei, A. ;
Anchordoqui, L. ;
Andringa, S. ;
Aramo, C. ;
Aranda, V. M. ;
Arqueros, F. ;
Asorey, H. ;
Assis, P. ;
Aublin, J. ;
Ave, M. ;
Avenier, M. ;
Avila, G. ;
Awal, N. ;
Badescu, A. M. ;
Barber, K. B. ;
Baeuml, J. ;
Baus, C. ;
Beatty, J. J. ;
Becker, K. H. ;
Bellido, J. A. ;
Berat, C. ;
Bertania, M. E. ;
Bertou, X. ;
Biermann, P. L. ;
Billoir, P. ;
Blaess, S. ;
Blanco, M. ;
Bleve, C. ;
Bluemer, H. ;
Bohacova, M. ;
Boncioli, D. ;
Bonifazi, C. ;
Bonino, R. ;
Borodai, N. ;
Brack, J. ;
Brancus, I. .
PHYSICAL REVIEW D, 2014, 90 (12)
[5]  
Aab A, 2018, ASTROPHYS J, V858, P76, DOI [10.3847/1538-4357/aabad7, DOI 10.3847/1538-4357/AABAD7]
[6]   Study of Ultra-High Energy Cosmic Ray composition using Telescope Array's Middle Drum detector and surface array in hybrid mode [J].
Abbasi, R. U. ;
Abe, M. ;
Abu-Zayyad, T. ;
Allen, M. ;
Anderson, R. ;
Azuma, R. ;
Barcikowski, E. ;
Belz, J. W. ;
Bergman, D. R. ;
Blake, S. A. ;
Cady, R. ;
Chae, M. J. ;
Cheon, B. G. ;
Chiba, J. ;
Chikawa, M. ;
Cho, W. R. ;
Fujii, T. ;
Fukushima, M. ;
Goto, T. ;
Hanlon, W. ;
Hayashi, Y. ;
Hayashida, N. ;
Hibino, K. ;
Honda, K. ;
Ikeda, D. ;
Inoue, N. ;
Ishii, T. ;
Ishimori, R. ;
Ito, H. ;
Ivanov, D. ;
Jui, C. C. H. ;
Kadota, K. ;
Kakimoto, F. ;
Kalashev, O. ;
Kasahara, K. ;
Kawai, H. ;
Kawakami, S. ;
Kawana, S. ;
Kawata, K. ;
Kido, E. ;
Kim, H. B. ;
Kim, J. H. ;
Kim, J. H. ;
Kitamura, S. ;
Kitamura, Y. ;
Kuzmin, V. ;
Kwong, Y. J. ;
Lan, J. ;
Lim, S. ;
Lundquist, J. P. .
ASTROPARTICLE PHYSICS, 2015, 64 :49-62
[7]   INDICATIONS OF INTERMEDIATE-SCALE ANISOTROPY OF COSMIC RAYS WITH ENERGY GREATER THAN 57 EeV IN THE NORTHERN SKY MEASURED WITH THE SURFACE DETECTOR OF THE TELESCOPE ARRAY EXPERIMENT [J].
Abbasi, R. U. ;
Abe, M. ;
Abu-Zayyad, T. ;
Allen, M. ;
Anderson, R. ;
Azuma, R. ;
Barcikowski, E. ;
Belz, J. W. ;
Bergman, D. R. ;
Blake, S. A. ;
Cady, R. ;
Chae, M. J. ;
Cheon, B. G. ;
Chiba, J. ;
Chikawa, M. ;
Cho, W. R. ;
Fujii, T. ;
Fukushima, M. ;
Goto, T. ;
Hanlon, W. ;
Hayashi, Y. ;
Hayashida, N. ;
Hibino, K. ;
Honda, K. ;
Ikeda, D. ;
Inoue, N. ;
Ishii, T. ;
Ishimori, R. ;
Ito, H. ;
Ivanov, D. ;
Jui, C. C. H. ;
Kadota, K. ;
Kakimoto, F. ;
Kalashev, O. ;
Kasahara, K. ;
Kawai, H. ;
Kawakami, S. ;
Kawana, S. ;
Kawata, K. ;
Kido, E. ;
Kim, H. B. ;
Kim, J. H. ;
Kim, J. H. ;
Kitamura, S. ;
Kitamura, Y. ;
Kuzmin, V. ;
Kwon, Y. J. ;
Lan, J. ;
Lim, S. I. ;
Lundquist, J. P. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 2014, 790 (02)
[8]   Measurement of the energy spectrum of cosmic rays above 1018 eV using the Pierre Auger Observatory [J].
Abraham, J. ;
Abreu, P. ;
Aglietta, M. ;
Ahn, E. J. ;
Allard, D. ;
Allen, J. ;
Alvarez-Muniz, J. ;
Ambrosio, M. ;
Anchordoqui, L. ;
Andringa, S. ;
Anticic, T. ;
Anzalone, A. ;
Aramo, C. ;
Arganda, E. ;
Arisaka, K. ;
Arqueros, F. ;
Asorey, H. ;
Assis, P. ;
Aublin, J. ;
Ave, M. ;
Avila, G. ;
Baecker, T. ;
Badagnani, D. ;
Balzer, M. ;
Barber, K. B. ;
Barbosa, A. F. ;
Barroso, S. L. C. ;
Baughman, B. ;
Bauleo, P. ;
Beatty, J. J. ;
Becker, B. R. ;
Becker, K. H. ;
Belletoile, A. ;
Bellido, J. A. ;
BenZvi, S. ;
Berat, C. ;
Bergmann, T. ;
Bertou, X. ;
Biermann, P. L. ;
Billoir, P. ;
Blanch-Bigas, O. ;
Blanco, F. ;
Blanco, M. ;
Bleve, C. ;
Bluemer, H. ;
Bohacova, M. ;
Boncioli, D. ;
Bonifazi, C. ;
Bonino, R. ;
Borodai, N. .
PHYSICS LETTERS B, 2010, 685 (4-5) :239-246
[9]   Measurement of the Depth of Maximum of Extensive Air Showers above 1018 eV [J].
Abraham, J. ;
Abreu, P. ;
Aglietta, M. ;
Ahn, E. J. ;
Allard, D. ;
Allekotte, I. ;
Allen, J. ;
Alvarez-Muniz, J. ;
Ambrosio, M. ;
Anchordoqui, L. ;
Andringa, S. ;
Anticic, T. ;
Anzalone, A. ;
Aramo, C. ;
Arganda, E. ;
Arisaka, K. ;
Arqueros, F. ;
Asorey, H. ;
Assis, P. ;
Aublin, J. ;
Ave, M. ;
Avila, G. ;
Baecker, T. ;
Badagnani, D. ;
Balzer, M. ;
Barber, K. B. ;
Barbosa, A. F. ;
Barroso, S. L. C. ;
Baughman, B. ;
Bauleo, P. ;
Beatty, J. J. ;
Becker, B. R. ;
Becker, K. H. ;
Belletoile, A. ;
Bellido, J. A. ;
BenZvi, S. ;
Berat, C. ;
Bergmann, T. ;
Bertou, X. ;
Biermann, P. L. ;
Billoir, P. ;
Blanch-Bigas, O. ;
Blanco, F. ;
Blanco, M. ;
Bleve, C. ;
Bluemer, H. ;
Bohacova, M. ;
Boncioli, D. ;
Bonifazi, C. ;
Bonino, R. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2010, 104 (09)
[10]   THE COSMIC-RAY ENERGY SPECTRUM OBSERVED WITH THE SURFACE DETECTOR OF THE TELESCOPE ARRAY EXPERIMENT [J].
Abu-Zayyad, T. ;
Aida, R. ;
Allen, M. ;
Anderson, R. ;
Azuma, R. ;
Barcikowski, E. ;
Belz, J. W. ;
Bergman, D. R. ;
Blake, S. A. ;
Cady, R. ;
Cheon, B. G. ;
Chiba, J. ;
Chikawa, M. ;
Cho, E. J. ;
Cho, W. R. ;
Fujii, H. ;
Fujii, T. ;
Fukuda, T. ;
Fukushima, M. ;
Hanlon, W. ;
Hayashi, K. ;
Hayashi, Y. ;
Hayashida, N. ;
Hibino, K. ;
Hiyama, K. ;
Honda, K. ;
Iguchi, T. ;
Ikeda, D. ;
Ikuta, K. ;
Inoue, N. ;
Ishii, T. ;
Ishimori, R. ;
Ivanov, D. ;
Iwamoto, S. ;
Jui, C. C. H. ;
Kadota, K. ;
Kakimoto, F. ;
Kalashev, O. ;
Kanbe, T. ;
Kasahara, K. ;
Kawai, H. ;
Kawakami, S. ;
Kawana, S. ;
Kido, E. ;
Kim, H. B. ;
Kim, H. K. ;
Kim, J. H. ;
Kim, J. H. ;
Kitamoto, K. ;
Kitamura, S. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 2013, 768 (01)