arXivDaily arXiv每日学术速递 周一至周五更新
arXiv周末暂无论文更新,休息一下吧,周末愉快~~
arXiv 2209.05926astro-ph.HE
收藏

利用Pierre Auger Observatory的地面探测器寻找能量高于10$^{19}$ eV的光子

Search for photons above 10$^{19}$ eV with the surface detector of the Pierre Auger Observatory

The Pierre Auger Collaboration, P. Abreu, M. Aglietta, I. Allekotte, K. Almeida Cheminant, A. Almela, J. Alvarez-Muñiz, J. Ammerman Yebra, G. A. Anastasi, L. An… 展开作者

The Pierre Auger Collaboration, P. Abreu, M. Aglietta, I. Allekotte, K. Almeida Cheminant, A. Almela, J. Alvarez-Muñiz, J. Ammerman Yebra, G. A. Anastasi, L. Anchordoqui, B. Andrada, S. Andringa, C. Aramo, P. R. Araújo Ferreira, E. Arnone, J. C. Arteaga Velázquez, H. Asorey, P. Assis, G. Avila, E. Avocone, A. M. Badescu, A. Bakalova, A. Balaceanu, F. Barbato, J. A. Bellido, C. Berat, M. E. Bertaina, G. Bhatta, P. L. Biermann, V. Binet, K. Bismark, T. Bister, J. Biteau, J. Blazek, C. Bleve, J. Blümer, M. Boháčová, D. Boncioli, C. Bonifazi, L. Bonneau Arbeletche, N. Borodai, J. Brack, T. Bretz, P. G. Brichetto Orchera, F. L. Briechle, P. Buchholz, A. Bueno, S. Buitink, M. Buscemi, M. Büsken, A. Bwembya, K. S. Caballero-Mora, L. Caccianiga, I. Caracas, R. Caruso, A. Castellina, F. Catalani, G. Cataldi, L. Cazon, M. Cerda, J. A. Chinellato, J. Chudoba, L. Chytka, R. W. Clay, A. C. Cobos Cerutti, R. Colalillo, A. Coleman, M. R. Coluccia, R. Conceição, A. Condorelli, G. Consolati, F. Contreras, F. Convenga, D. Correia dos Santos, C. E. Covault, M. Cristinziani, S. Dasso, K. Daumiller, B. R. Dawson, R. M. de Almeida, J. de Jesús, S. J. de Jong, J. R. T. de Mello Neto, I. De Mitri, J. de Oliveira, D. de Oliveira Franco, F. de Palma, V. de Souza, E. De Vito, A. Del Popolo, O. Deligny, L. Deval, A. di Matteo, M. Dobre, C. Dobrigkeit, J. C. D'Olivo, L. M. Domingues Mendes, R. C. dos Anjos, J. Ebr, M. Eman, R. Engel, I. Epicoco, M. Erdmann, C. O. Escobar, A. Etchegoyen, H. Falcke, J. Farmer, G. Farrar, A. C. Fauth, N. Fazzini, F. Feldbusch, F. Fenu, B. Fick, J. M. Figueira, A. Filipčič, T. Fitoussi, T. Fodran, T. Fujii, A. Fuster, C. Galea, C. Galelli, B. García, H. Gemmeke, F. Gesualdi, A. Gherghel-Lascu, P. L. Ghia, U. Giaccari, M. Giammarchi, J. Glombitza, F. Gobbi, F. Gollan, G. Golup, M. Gómez Berisso, P. F. Gómez Vitale, J. P. Gongora, J. M. González, N. González, I. Goos, D. Góra, A. Gorgi, M. Gottowik, T. D. Grubb, F. Guarino, G. P. Guedes, E. Guido, S. Hahn, P. Hamal, M. R. Hampel, P. Hansen, D. Harari, V. M. Harvey, A. Haungs, T. Hebbeker, D. Heck, C. Hojvat, J. R. Hörandel, P. Horvath, M. Hrabovský, T. Huege, A. Insolia, P. G. Isar, P. Janecek, J. A. Johnsen, J. Jurysek, A. Kääpä, K. H. Kampert, B. Keilhauer, A. Khakurdikar, V. V. Kizakke Covilakam, H. O. Klages, M. Kleifges, J. Kleinfeller, F. Knapp, N. Krohm, N. Kunka, B. L. Lago, N. Langner, M. A. Leigui de Oliveira, V. Lenok, A. Letessier-Selvon, I. Lhenry-Yvon, D. Lo Presti, L. Lopes, R. López, L. Lu, Q. Luce, J. P. Lundquist, A. Machado Payeras, G. Mancarella, D. Mandat, B. C. Manning, J. Manshanden, P. Mantsch, S. Marafico, F. M. Mariani, A. G. Mariazzi, I. C. Mariş, G. Marsella, D. Martello, S. Martinelli, O. Martínez Bravo, M. A. Martins, M. Mastrodicasa, H. J. Mathes, J. Matthews, G. Matthiae, E. Mayotte, S. Mayotte, P. O. Mazur, G. Medina-Tanco, D. Melo, A. Menshikov, S. Michal, M. I. Micheletti, L. Miramonti, S. Mollerach, F. Montanet, L. Morejon, C. Morello, A. L. Müller, K. Mulrey, R. Mussa, M. Muzio, W. M. Namasaka, A. Nasr-Esfahani, L. Nellen, G. Nicora, M. Niculescu-Oglinzanu, M. Niechciol, D. Nitz, I. Norwood, D. Nosek, V. Novotny, L. Nožka, A Nucita, L. A. Núñez, C. Oliveira, M. Palatka, J. Pallotta, P. Papenbreer, G. Parente, A. Parra, J. Pawlowsky, M. Pech, J. Pękala, R. Pelayo, E. E. Pereira Martins, J. Perez Armand, C. Pérez Bertolli, L. Perrone, S. Petrera, C. Petrucci, T. Pierog, M. Pimenta, M. Platino, B. Pont, M. Pothast, M. Pourmohammad Shavar, P. Privitera, M. Prouza, A. Puyleart, S. Querchfeld, J. Rautenberg, D. Ravignani, M. Reininghaus, J. Ridky, F. Riehn, M. Risse, V. Rizi, W. Rodrigues de Carvalho, J. Rodriguez Rojo, M. J. Roncoroni, S. Rossoni, M. Roth, E. Roulet, A. C. Rovero, P. Ruehl, A. Saftoiu, M. Saharan, F. Salamida, H. Salazar, G. Salina, J. D. Sanabria Gomez, F. Sánchez, E. M. Santos, E. Santos, F. Sarazin, R. Sarmento, R. Sato, P. Savina, C. M. Schäfer, V. Scherini, H. Schieler, M. Schimassek, M. Schimp, F. Schlüter, D. Schmidt, O. Scholten, H. Schoorlemmer, P. Schovánek, F. G. Schröder, J. Schulte, T. Schulz, S. J. Sciutto, M. Scornavacche, A. Segreto, S. Sehgal, S. U. Shivashankara, G. Sigl, G. Silli, O. Sima, R. Smau, R. Šmída, P. Sommers, J. F. Soriano, R. Squartini, M. Stadelmaier, D. Stanca, S. Stanič, J. Stasielak, P. Stassi, M. Straub, A. Streich, M. Suárez-Durán, T. Sudholz, T. Suomijärvi, A. D. Supanitsky, Z. Szadkowski, A. Tapia, C. Taricco, C. Timmermans, O. Tkachenko, P. Tobiska, C. J. Todero Peixoto, B. Tomé, Z. Torrès, A. Travaini, P. Travnicek, C. Trimarelli, M. Tueros, R. Ulrich, M. Unger, L. Vaclavek, M. Vacula, J. F. Valdés Galicia, L. Valore, E. Varela, A. Vásquez-Ramírez, D. Veberič, C. Ventura, I. D. Vergara Quispe, V. Verzi, J. Vicha, J. Vink, S. Vorobiov, C. Watanabe, A. A. Watson, A. Weindl, L. Wiencke, H. Wilczyński, D. Wittkowski, B. Wundheiler, A. Yushkov, O. Zapparrata, E. Zas, D. Zavrtanik, M. Zavrtanik, L. Zehrer

AI总结:

利用Pierre Auger Observatory地面探测器,通过信号时间结构和粒子横向分布特征,在宇宙射线背景中寻找高于10^19 eV的光子,设定了漫射通量上限,并对超重暗物质寻找具有意义。

摘要:

我们利用Pierre Auger Observatory的地面探测器寻找能量高于$10^{19}$ eV的光子引发的空气簇射。在30$^\circ$到60$^\circ$的天顶角范围内,通过阵列水-切伦科夫探测器感应信号更宽的时间结构以及到达地面的簇射粒子更陡峭的横向分布,可以在带电宇宙射线引发的压倒性簇射背景中识别出光子。将该方法应用于2004年1月至2020年6月收集的数据,在95% CL下,对高于$10^{19}$ eV、$2{\times}10^{19}$ eV和$4{\times}10^{19}$ eV的超高能光子$E^{-2}$漫射通量设定了上限,分别为$2.11{\times}10^{-3}$、$3.12{\times}10^{-4}$和$1.72{\times}10^{-4}$ km$^{-2}$ sr$^{-1}$ yr$^{-1}$。虽然当前在$2 \times 10^{19}$ eV附近的搜索灵敏度接近纯质子组成情况下宇宙成因光子通量的预期,但仍比更现实的混合组成模型高出一个数量级。得出的限制对超重暗物质的寻找也具有意义,对此进行了讨论和说明。

英文摘要:

We use the surface detector of the Pierre Auger Observatory to search for air showers initiated by photons with an energy above $10^{19}$ eV. Photons in the zenith angle range from 30$^\circ$ to 60$^\circ$ can be identified in the overwhelming background of showers initiated by charged cosmic rays through the broader time structure of the signals induced in the water-Cherenkov detectors of the array and the steeper lateral distribution of shower particles reaching ground. Applying the search method to data collected between January 2004 and June 2020, upper limits at 95\% CL are set to an $E^{-2}$ diffuse flux of ultra-high energy photons above $10^{19}$ eV, $2{\times}10^{19}$ eV and $4{\times}10^{19}$ eV amounting to $2.11{\times}10^{-3}$, $3.12{\times}10^{-4}$ and $1.72{\times}10^{-4}$ km$^{-2}$ sr$^{-1}$ yr$^{-1}$, respectively. While the sensitivity of the present search around $2 \times 10^{19}$ eV approaches expectations of cosmogenic photon fluxes in the case of a pure-proton composition, it is one order of magnitude above those from more realistic mixed-composition models. The inferred limits have also implications for the search of super-heavy dark matter that are discussed and illustrated.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。

↑