Buchumschlag

Radio Measurements of the Depth of Air-Shower Maximum at the Pierre Auger Observatory

Fuente: arXiv

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Hauptverfasser:	The Pierre Auger Collaboration, Halim, A. Abdul, Abreu, P., Aglietta, M., Allekotte, I., Cheminant, K. Almeida, Almela, A., Aloisio, R., Alvarez-Muñiz, J., Yebra, J. Ammerman, Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Anukriti, Apollonio, L., Aramo, C., Ferreira, P. R. Araújo, Arnone, E., Velázquez, J. C. Arteaga, Assis, P., Avila, G., Avocone, E., Bakalova, A., Barbato, F., Mocellin, A. Bartz, Bellido, J. A., Berat, C., Bertaina, M. E., Bhatta, G., Bianciotto, M., Biermann, P. L., Binet, V., Bismark, K., Bister, T., Biteau, J., Blazek, J., Bleve, C., Blümer, J., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Arbeletche, L. Bonneau, Borodai, N., Brack, J., Orchera, P. G. Brichetto, Briechle, F. L., Bueno, A., Buitink, S., Buscemi, M., Büsken, M., Bwembya, A., Caballero-Mora, K. S., Cabana-Freire, S., Caccianiga, L., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Cermenati, A., Chinellato, J. A., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Coleman, A., Coluccia, M. R., Conceição, R., Condorelli, A., Consolati, G., Conte, M., Convenga, F., Santos, D. Correia dos, Costa, P. J., Covault, C. E., Cristinziani, M., Sanchez, C. S. Cruz, Dasso, S., Daumiller, K., Dawson, B. R., de Almeida, R. M., de Jesús, J., de Jong, S. J., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., de Oliveira, J., Franco, D. de Oliveira, de Palma, F., de Souza, V., de Errico, B. P. de Souza, De Vito, E., Del Popolo, A., Deligny, O., Denner, N., Deval, L., di Matteo, A., Dobre, M., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Mendes, L. M. Domingues, Dorosti, Q., Anjos, J. C. dos, Anjos, R. C. dos, Ebr, J., Ellwanger, F., Emam, M., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Etchegoyen, A., Evoli, C., Falcke, H., Farmer, J., Farrar, G., Fauth, A. C., Fazzini, N., Feldbusch, F., Fenu, F., Fernandes, A., Fick, B., Figueira, J. M., Filipčič, A., Fitoussi, T., Flaggs, B., Fodran, T., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., Galelli, C., García, B., Gaudu, C., Gemmeke, H., Gesualdi, F., Gherghel-Lascu, A., Ghia, P. L., Giaccari, U., Glombitza, J., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Berisso, M. Gómez, Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, J. M., González, N., Goos, I., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Grubb, T. D., Guarino, F., Guedes, G. P., Guido, E., Gülzow, L., Hahn, S., Hamal, P., Hampel, M. R., Hansen, P., Harari, D., Harvey, V. M., Haungs, A., Hebbeker, T., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Insolia, A., Isar, P. G., Janecek, P., Jilek, V., Johnsen, J. A., Jurysek, J., Kampert, K. -H., Keilhauer, B., Khakurdikar, A., Covilakam, V. V. Kizakke, Klages, H. O., Kleifges, M., Knapp, F., Köhler, J., Kunka, N., Lago, B. L., Langner, N., de Oliveira, M. A. Leigui, Lema-Capeans, Y., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Lopes, L., Lu, L., Luce, Q., Lundquist, J. P., Payeras, A. Machado, Majercakova, M., Mandat, D., Manning, B. C., Mantsch, P., Marafico, S., Mariani, F. M., Mariazzi, A. G., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinelli, S., Bravo, O. Martínez, Martins, M. A., Mathes, H. -J., Matthews, J., Matthiae, G., Mayotte, E., Mayotte, S., Mazur, P. O., Medina-Tanco, G., Meinert, J., Melo, D., Menshikov, A., Merx, C., Michal, S., Micheletti, M. I., Miramonti, L., Mollerach, S., Montanet, F., Morejon, L., Morello, C., Mulrey, K., Mussa, R., Namasaka, W. M., Negi, S., Nellen, L., Nguyen, K., Nicora, G., Niechciol, M., Nitz, D., Nosek, D., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A., Núñez, L. A., Oliveira, C., Palatka, M., Pallotta, J., Panja, S., Parente, G., Paulsen, T., Pawlowsky, J., Pech, M., Pękala, J., Pelayo, R., Pereira, L. A. S., Martins, E. E. Pereira, Armand, J. Perez, Bertolli, C. Pérez, Perrone, L., Petrera, S., Petrucci, C., Pierog, T., Pimenta, M., Platino, M., Pont, B., Pothast, M., Shahvar, M. Pourmohammad, Privitera, P., Prouza, M., Puyleart, A., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Akim, J. V. Reginatto, Reininghaus, M., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Rizi, V., de Carvalho, W. Rodrigues, Rodriguez, E., Rojo, J. Rodriguez, Roncoroni, M. J., Rossoni, S., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Ruehl, P., Saftoiu, A., Saharan, M., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Santos, E. M., Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sato, R., Savina, P., Schäfer, C. M., Scherini, V., Schieler, H., Schimassek, M., Schimp, M., Schmidt, D., Scholten, O., Schoorlemmer, H., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schulte, J., Schulz, T., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Segreto, A., Sehgal, S., Shivashankara, S. U., Sigl, G., Silli, G., Sima, O., Simkova, K., Simon, F., Smau, R., Šmída, R., Sommers, P., Soriano, J. F., Squartini, R., Stadelmaier, M., Stanič, S., Stasielak, J., Stassi, P., Strähnz, S., Straub, M., Suomijärvi, T., Supanitsky, A. D., Svozilikova, Z., Szadkowski, Z., Tairli, F., Tapia, A., Taricco, C., Timmermans, C., Tkachenko, O., Tobiska, P., Peixoto, C. J. Todero, Tomé, B., Torrès, Z., Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Tueros, M., Unger, M., Vaclavek, L., Vacula, M., Galicia, J. F. Valdés, Valore, L., Varela, E., Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Ventura, C., Quispe, I. D. Vergara, Verzi, V., Vicha, J., Vink, J., Vorobiov, S., Watanabe, C., Watson, A. A., Weindl, A., Wiencke, L., Wilczyński, H., Wittkowski, D., Wundheiler, B., Yue, B., Yushkov, A., Zapparrata, O., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M.
Format:	Preprint
Veröffentlicht:	2023
Schlagworte:	High Energy Astrophysical Phenomena Instrumentation and Methods for Astrophysics
Online-Zugang:	Acceder al recurso
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!

_version_	1866909890277015552
author	The Pierre Auger Collaboration Halim, A. Abdul Abreu, P. Aglietta, M. Allekotte, I. Cheminant, K. Almeida Almela, A. Aloisio, R. Alvarez-Muñiz, J. Yebra, J. Ammerman Anastasi, G. A. Anchordoqui, L. Andrada, B. Andringa, S. Anukriti Apollonio, L. Aramo, C. Ferreira, P. R. Araújo Arnone, E. Velázquez, J. C. Arteaga Assis, P. Avila, G. Avocone, E. Bakalova, A. Barbato, F. Mocellin, A. Bartz Bellido, J. A. Berat, C. Bertaina, M. E. Bhatta, G. Bianciotto, M. Biermann, P. L. Binet, V. Bismark, K. Bister, T. Biteau, J. Blazek, J. Bleve, C. Blümer, J. Boháčová, M. Boncioli, D. Bonifazi, C. Arbeletche, L. Bonneau Borodai, N. Brack, J. Orchera, P. G. Brichetto Briechle, F. L. Bueno, A. Buitink, S. Buscemi, M. Büsken, M. Bwembya, A. Caballero-Mora, K. S. Cabana-Freire, S. Caccianiga, L. Caruso, R. Castellina, A. Catalani, F. Cataldi, G. Cazon, L. Cerda, M. Cermenati, A. Chinellato, J. A. Chudoba, J. Chytka, L. Clay, R. W. Cerutti, A. C. Cobos Colalillo, R. Coleman, A. Coluccia, M. R. Conceição, R. Condorelli, A. Consolati, G. Conte, M. Convenga, F. Santos, D. Correia dos Costa, P. J. Covault, C. E. Cristinziani, M. Sanchez, C. S. Cruz Dasso, S. Daumiller, K. Dawson, B. R. de Almeida, R. M. de Jesús, J. de Jong, S. J. Neto, J. R. T. de Mello De Mitri, I. de Oliveira, J. Franco, D. de Oliveira de Palma, F. de Souza, V. de Errico, B. P. de Souza De Vito, E. Del Popolo, A. Deligny, O. Denner, N. Deval, L. di Matteo, A. Dobre, M. Dobrigkeit, C. D'Olivo, J. C. Mendes, L. M. Domingues Dorosti, Q. Anjos, J. C. dos Anjos, R. C. dos Ebr, J. Ellwanger, F. Emam, M. Engel, R. Epicoco, I. Erdmann, M. Etchegoyen, A. Evoli, C. Falcke, H. Farmer, J. Farrar, G. Fauth, A. C. Fazzini, N. Feldbusch, F. Fenu, F. Fernandes, A. Fick, B. Figueira, J. M. Filipčič, A. Fitoussi, T. Flaggs, B. Fodran, T. Fujii, T. Fuster, A. Galea, C. Galelli, C. García, B. Gaudu, C. Gemmeke, H. Gesualdi, F. Gherghel-Lascu, A. Ghia, P. L. Giaccari, U. Glombitza, J. Gobbi, F. Gollan, F. Golup, G. Berisso, M. Gómez Vitale, P. F. Gómez Gongora, J. P. González, J. M. González, N. Goos, I. Góra, D. Gorgi, A. Gottowik, M. Grubb, T. D. Guarino, F. Guedes, G. P. Guido, E. Gülzow, L. Hahn, S. Hamal, P. Hampel, M. R. Hansen, P. Harari, D. Harvey, V. M. Haungs, A. Hebbeker, T. Hojvat, C. Hörandel, J. R. Horvath, P. Hrabovský, M. Huege, T. Insolia, A. Isar, P. G. Janecek, P. Jilek, V. Johnsen, J. A. Jurysek, J. Kampert, K. -H. Keilhauer, B. Khakurdikar, A. Covilakam, V. V. Kizakke Klages, H. O. Kleifges, M. Knapp, F. Köhler, J. Kunka, N. Lago, B. L. Langner, N. de Oliveira, M. A. Leigui Lema-Capeans, Y. Letessier-Selvon, A. Lhenry-Yvon, I. Lopes, L. Lu, L. Luce, Q. Lundquist, J. P. Payeras, A. Machado Majercakova, M. Mandat, D. Manning, B. C. Mantsch, P. Marafico, S. Mariani, F. M. Mariazzi, A. G. Mariş, I. C. Marsella, G. Martello, D. Martinelli, S. Bravo, O. Martínez Martins, M. A. Mathes, H. -J. Matthews, J. Matthiae, G. Mayotte, E. Mayotte, S. Mazur, P. O. Medina-Tanco, G. Meinert, J. Melo, D. Menshikov, A. Merx, C. Michal, S. Micheletti, M. I. Miramonti, L. Mollerach, S. Montanet, F. Morejon, L. Morello, C. Mulrey, K. Mussa, R. Namasaka, W. M. Negi, S. Nellen, L. Nguyen, K. Nicora, G. Niechciol, M. Nitz, D. Nosek, D. Novotny, V. Nožka, L. Nucita, A. Núñez, L. A. Oliveira, C. Palatka, M. Pallotta, J. Panja, S. Parente, G. Paulsen, T. Pawlowsky, J. Pech, M. Pękala, J. Pelayo, R. Pereira, L. A. S. Martins, E. E. Pereira Armand, J. Perez Bertolli, C. Pérez Perrone, L. Petrera, S. Petrucci, C. Pierog, T. Pimenta, M. Platino, M. Pont, B. Pothast, M. Shahvar, M. Pourmohammad Privitera, P. Prouza, M. Puyleart, A. Querchfeld, S. Rautenberg, J. Ravignani, D. Akim, J. V. Reginatto Reininghaus, M. Ridky, J. Riehn, F. Risse, M. Rizi, V. de Carvalho, W. Rodrigues Rodriguez, E. Rojo, J. Rodriguez Roncoroni, M. J. Rossoni, S. Roth, M. Roulet, E. Rovero, A. C. Ruehl, P. Saftoiu, A. Saharan, M. Salamida, F. Salazar, H. Salina, G. Gomez, J. D. Sanabria Sánchez, F. Santos, E. M. Santos, E. Sarazin, F. Sarmento, R. Sato, R. Savina, P. Schäfer, C. M. Scherini, V. Schieler, H. Schimassek, M. Schimp, M. Schmidt, D. Scholten, O. Schoorlemmer, H. Schovánek, P. Schröder, F. G. Schulte, J. Schulz, T. Sciutto, S. J. Scornavacche, M. Segreto, A. Sehgal, S. Shivashankara, S. U. Sigl, G. Silli, G. Sima, O. Simkova, K. Simon, F. Smau, R. Šmída, R. Sommers, P. Soriano, J. F. Squartini, R. Stadelmaier, M. Stanič, S. Stasielak, J. Stassi, P. Strähnz, S. Straub, M. Suomijärvi, T. Supanitsky, A. D. Svozilikova, Z. Szadkowski, Z. Tairli, F. Tapia, A. Taricco, C. Timmermans, C. Tkachenko, O. Tobiska, P. Peixoto, C. J. Todero Tomé, B. Torrès, Z. Travaini, A. Travnicek, P. Trimarelli, C. Tueros, M. Unger, M. Vaclavek, L. Vacula, M. Galicia, J. F. Valdés Valore, L. Varela, E. Vásquez-Ramírez, A. Veberič, D. Ventura, C. Quispe, I. D. Vergara Verzi, V. Vicha, J. Vink, J. Vorobiov, S. Watanabe, C. Watson, A. A. Weindl, A. Wiencke, L. Wilczyński, H. Wittkowski, D. Wundheiler, B. Yue, B. Yushkov, A. Zapparrata, O. Zas, E. Zavrtanik, D. Zavrtanik, M.
author_facet	The Pierre Auger Collaboration Halim, A. Abdul Abreu, P. Aglietta, M. Allekotte, I. Cheminant, K. Almeida Almela, A. Aloisio, R. Alvarez-Muñiz, J. Yebra, J. Ammerman Anastasi, G. A. Anchordoqui, L. Andrada, B. Andringa, S. Anukriti Apollonio, L. Aramo, C. Ferreira, P. R. Araújo Arnone, E. Velázquez, J. C. Arteaga Assis, P. Avila, G. Avocone, E. Bakalova, A. Barbato, F. Mocellin, A. Bartz Bellido, J. A. Berat, C. Bertaina, M. E. Bhatta, G. Bianciotto, M. Biermann, P. L. Binet, V. Bismark, K. Bister, T. Biteau, J. Blazek, J. Bleve, C. Blümer, J. Boháčová, M. Boncioli, D. Bonifazi, C. Arbeletche, L. Bonneau Borodai, N. Brack, J. Orchera, P. G. Brichetto Briechle, F. L. Bueno, A. Buitink, S. Buscemi, M. Büsken, M. Bwembya, A. Caballero-Mora, K. S. Cabana-Freire, S. Caccianiga, L. Caruso, R. Castellina, A. Catalani, F. Cataldi, G. Cazon, L. Cerda, M. Cermenati, A. Chinellato, J. A. Chudoba, J. Chytka, L. Clay, R. W. Cerutti, A. C. Cobos Colalillo, R. Coleman, A. Coluccia, M. R. Conceição, R. Condorelli, A. Consolati, G. Conte, M. Convenga, F. Santos, D. Correia dos Costa, P. J. Covault, C. E. Cristinziani, M. Sanchez, C. S. Cruz Dasso, S. Daumiller, K. Dawson, B. R. de Almeida, R. M. de Jesús, J. de Jong, S. J. Neto, J. R. T. de Mello De Mitri, I. de Oliveira, J. Franco, D. de Oliveira de Palma, F. de Souza, V. de Errico, B. P. de Souza De Vito, E. Del Popolo, A. Deligny, O. Denner, N. Deval, L. di Matteo, A. Dobre, M. Dobrigkeit, C. D'Olivo, J. C. Mendes, L. M. Domingues Dorosti, Q. Anjos, J. C. dos Anjos, R. C. dos Ebr, J. Ellwanger, F. Emam, M. Engel, R. Epicoco, I. Erdmann, M. Etchegoyen, A. Evoli, C. Falcke, H. Farmer, J. Farrar, G. Fauth, A. C. Fazzini, N. Feldbusch, F. Fenu, F. Fernandes, A. Fick, B. Figueira, J. M. Filipčič, A. Fitoussi, T. Flaggs, B. Fodran, T. Fujii, T. Fuster, A. Galea, C. Galelli, C. García, B. Gaudu, C. Gemmeke, H. Gesualdi, F. Gherghel-Lascu, A. Ghia, P. L. Giaccari, U. Glombitza, J. Gobbi, F. Gollan, F. Golup, G. Berisso, M. Gómez Vitale, P. F. Gómez Gongora, J. P. González, J. M. González, N. Goos, I. Góra, D. Gorgi, A. Gottowik, M. Grubb, T. D. Guarino, F. Guedes, G. P. Guido, E. Gülzow, L. Hahn, S. Hamal, P. Hampel, M. R. Hansen, P. Harari, D. Harvey, V. M. Haungs, A. Hebbeker, T. Hojvat, C. Hörandel, J. R. Horvath, P. Hrabovský, M. Huege, T. Insolia, A. Isar, P. G. Janecek, P. Jilek, V. Johnsen, J. A. Jurysek, J. Kampert, K. -H. Keilhauer, B. Khakurdikar, A. Covilakam, V. V. Kizakke Klages, H. O. Kleifges, M. Knapp, F. Köhler, J. Kunka, N. Lago, B. L. Langner, N. de Oliveira, M. A. Leigui Lema-Capeans, Y. Letessier-Selvon, A. Lhenry-Yvon, I. Lopes, L. Lu, L. Luce, Q. Lundquist, J. P. Payeras, A. Machado Majercakova, M. Mandat, D. Manning, B. C. Mantsch, P. Marafico, S. Mariani, F. M. Mariazzi, A. G. Mariş, I. C. Marsella, G. Martello, D. Martinelli, S. Bravo, O. Martínez Martins, M. A. Mathes, H. -J. Matthews, J. Matthiae, G. Mayotte, E. Mayotte, S. Mazur, P. O. Medina-Tanco, G. Meinert, J. Melo, D. Menshikov, A. Merx, C. Michal, S. Micheletti, M. I. Miramonti, L. Mollerach, S. Montanet, F. Morejon, L. Morello, C. Mulrey, K. Mussa, R. Namasaka, W. M. Negi, S. Nellen, L. Nguyen, K. Nicora, G. Niechciol, M. Nitz, D. Nosek, D. Novotny, V. Nožka, L. Nucita, A. Núñez, L. A. Oliveira, C. Palatka, M. Pallotta, J. Panja, S. Parente, G. Paulsen, T. Pawlowsky, J. Pech, M. Pękala, J. Pelayo, R. Pereira, L. A. S. Martins, E. E. Pereira Armand, J. Perez Bertolli, C. Pérez Perrone, L. Petrera, S. Petrucci, C. Pierog, T. Pimenta, M. Platino, M. Pont, B. Pothast, M. Shahvar, M. Pourmohammad Privitera, P. Prouza, M. Puyleart, A. Querchfeld, S. Rautenberg, J. Ravignani, D. Akim, J. V. Reginatto Reininghaus, M. Ridky, J. Riehn, F. Risse, M. Rizi, V. de Carvalho, W. Rodrigues Rodriguez, E. Rojo, J. Rodriguez Roncoroni, M. J. Rossoni, S. Roth, M. Roulet, E. Rovero, A. C. Ruehl, P. Saftoiu, A. Saharan, M. Salamida, F. Salazar, H. Salina, G. Gomez, J. D. Sanabria Sánchez, F. Santos, E. M. Santos, E. Sarazin, F. Sarmento, R. Sato, R. Savina, P. Schäfer, C. M. Scherini, V. Schieler, H. Schimassek, M. Schimp, M. Schmidt, D. Scholten, O. Schoorlemmer, H. Schovánek, P. Schröder, F. G. Schulte, J. Schulz, T. Sciutto, S. J. Scornavacche, M. Segreto, A. Sehgal, S. Shivashankara, S. U. Sigl, G. Silli, G. Sima, O. Simkova, K. Simon, F. Smau, R. Šmída, R. Sommers, P. Soriano, J. F. Squartini, R. Stadelmaier, M. Stanič, S. Stasielak, J. Stassi, P. Strähnz, S. Straub, M. Suomijärvi, T. Supanitsky, A. D. Svozilikova, Z. Szadkowski, Z. Tairli, F. Tapia, A. Taricco, C. Timmermans, C. Tkachenko, O. Tobiska, P. Peixoto, C. J. Todero Tomé, B. Torrès, Z. Travaini, A. Travnicek, P. Trimarelli, C. Tueros, M. Unger, M. Vaclavek, L. Vacula, M. Galicia, J. F. Valdés Valore, L. Varela, E. Vásquez-Ramírez, A. Veberič, D. Ventura, C. Quispe, I. D. Vergara Verzi, V. Vicha, J. Vink, J. Vorobiov, S. Watanabe, C. Watson, A. A. Weindl, A. Wiencke, L. Wilczyński, H. Wittkowski, D. Wundheiler, B. Yue, B. Yushkov, A. Zapparrata, O. Zas, E. Zavrtanik, D. Zavrtanik, M.
contents	The Auger Engineering Radio Array (AERA), part of the Pierre Auger Observatory, is currently the largest array of radio antenna stations deployed for the detection of cosmic rays, spanning an area of $17$ km$^2$ with 153 radio stations. It detects the radio emission of extensive air showers produced by cosmic rays in the $30-80$ MHz band. Here, we report the AERA measurements of the depth of the shower maximum ($X_\text{max}$), a probe for mass composition, at cosmic-ray energies between $10^{17.5}$ to $10^{18.8}$ eV, which show agreement with earlier measurements with the fluorescence technique at the Pierre Auger Observatory. We show advancements in the method for radio $X_\text{max}$ reconstruction by comparison to dedicated sets of CORSIKA/CoREAS air-shower simulations, including steps of reconstruction-bias identification and correction, which is of particular importance for irregular or sparse radio arrays. Using the largest set of radio air-shower measurements to date, we show the radio $X_\text{max}$ resolution as a function of energy, reaching a resolution better than $15$ g cm$^{-2}$ at the highest energies, demonstrating that radio $X_\text{max}$ measurements are competitive with the established high-precision fluorescence technique. In addition, we developed a procedure for performing an extensive data-driven study of systematic uncertainties, including the effects of acceptance bias, reconstruction bias, and the investigation of possible residual biases. These results have been cross-checked with air showers measured independently with both the radio and fluorescence techniques, a setup unique to the Pierre Auger Observatory.
format	Preprint
id	arxiv_https___arxiv_org_abs_2310_19966
institution	arXiv
publishDate	2023
record_format	arxiv
spellingShingle	Radio Measurements of the Depth of Air-Shower Maximum at the Pierre Auger Observatory The Pierre Auger Collaboration Halim, A. Abdul Abreu, P. Aglietta, M. Allekotte, I. Cheminant, K. Almeida Almela, A. Aloisio, R. Alvarez-Muñiz, J. Yebra, J. Ammerman Anastasi, G. A. Anchordoqui, L. Andrada, B. Andringa, S. Anukriti Apollonio, L. Aramo, C. Ferreira, P. R. Araújo Arnone, E. Velázquez, J. C. Arteaga Assis, P. Avila, G. Avocone, E. Bakalova, A. Barbato, F. Mocellin, A. Bartz Bellido, J. A. Berat, C. Bertaina, M. E. Bhatta, G. Bianciotto, M. Biermann, P. L. Binet, V. Bismark, K. Bister, T. Biteau, J. Blazek, J. Bleve, C. Blümer, J. Boháčová, M. Boncioli, D. Bonifazi, C. Arbeletche, L. Bonneau Borodai, N. Brack, J. Orchera, P. G. Brichetto Briechle, F. L. Bueno, A. Buitink, S. Buscemi, M. Büsken, M. Bwembya, A. Caballero-Mora, K. S. Cabana-Freire, S. Caccianiga, L. Caruso, R. Castellina, A. Catalani, F. Cataldi, G. Cazon, L. Cerda, M. Cermenati, A. Chinellato, J. A. Chudoba, J. Chytka, L. Clay, R. W. Cerutti, A. C. Cobos Colalillo, R. Coleman, A. Coluccia, M. R. Conceição, R. Condorelli, A. Consolati, G. Conte, M. Convenga, F. Santos, D. Correia dos Costa, P. J. Covault, C. E. Cristinziani, M. Sanchez, C. S. Cruz Dasso, S. Daumiller, K. Dawson, B. R. de Almeida, R. M. de Jesús, J. de Jong, S. J. Neto, J. R. T. de Mello De Mitri, I. de Oliveira, J. Franco, D. de Oliveira de Palma, F. de Souza, V. de Errico, B. P. de Souza De Vito, E. Del Popolo, A. Deligny, O. Denner, N. Deval, L. di Matteo, A. Dobre, M. Dobrigkeit, C. D'Olivo, J. C. Mendes, L. M. Domingues Dorosti, Q. Anjos, J. C. dos Anjos, R. C. dos Ebr, J. Ellwanger, F. Emam, M. Engel, R. Epicoco, I. Erdmann, M. Etchegoyen, A. Evoli, C. Falcke, H. Farmer, J. Farrar, G. Fauth, A. C. Fazzini, N. Feldbusch, F. Fenu, F. Fernandes, A. Fick, B. Figueira, J. M. Filipčič, A. Fitoussi, T. Flaggs, B. Fodran, T. Fujii, T. Fuster, A. Galea, C. Galelli, C. García, B. Gaudu, C. Gemmeke, H. Gesualdi, F. Gherghel-Lascu, A. Ghia, P. L. Giaccari, U. Glombitza, J. Gobbi, F. Gollan, F. Golup, G. Berisso, M. Gómez Vitale, P. F. Gómez Gongora, J. P. González, J. M. González, N. Goos, I. Góra, D. Gorgi, A. Gottowik, M. Grubb, T. D. Guarino, F. Guedes, G. P. Guido, E. Gülzow, L. Hahn, S. Hamal, P. Hampel, M. R. Hansen, P. Harari, D. Harvey, V. M. Haungs, A. Hebbeker, T. Hojvat, C. Hörandel, J. R. Horvath, P. Hrabovský, M. Huege, T. Insolia, A. Isar, P. G. Janecek, P. Jilek, V. Johnsen, J. A. Jurysek, J. Kampert, K. -H. Keilhauer, B. Khakurdikar, A. Covilakam, V. V. Kizakke Klages, H. O. Kleifges, M. Knapp, F. Köhler, J. Kunka, N. Lago, B. L. Langner, N. de Oliveira, M. A. Leigui Lema-Capeans, Y. Letessier-Selvon, A. Lhenry-Yvon, I. Lopes, L. Lu, L. Luce, Q. Lundquist, J. P. Payeras, A. Machado Majercakova, M. Mandat, D. Manning, B. C. Mantsch, P. Marafico, S. Mariani, F. M. Mariazzi, A. G. Mariş, I. C. Marsella, G. Martello, D. Martinelli, S. Bravo, O. Martínez Martins, M. A. Mathes, H. -J. Matthews, J. Matthiae, G. Mayotte, E. Mayotte, S. Mazur, P. O. Medina-Tanco, G. Meinert, J. Melo, D. Menshikov, A. Merx, C. Michal, S. Micheletti, M. I. Miramonti, L. Mollerach, S. Montanet, F. Morejon, L. Morello, C. Mulrey, K. Mussa, R. Namasaka, W. M. Negi, S. Nellen, L. Nguyen, K. Nicora, G. Niechciol, M. Nitz, D. Nosek, D. Novotny, V. Nožka, L. Nucita, A. Núñez, L. A. Oliveira, C. Palatka, M. Pallotta, J. Panja, S. Parente, G. Paulsen, T. Pawlowsky, J. Pech, M. Pękala, J. Pelayo, R. Pereira, L. A. S. Martins, E. E. Pereira Armand, J. Perez Bertolli, C. Pérez Perrone, L. Petrera, S. Petrucci, C. Pierog, T. Pimenta, M. Platino, M. Pont, B. Pothast, M. Shahvar, M. Pourmohammad Privitera, P. Prouza, M. Puyleart, A. Querchfeld, S. Rautenberg, J. Ravignani, D. Akim, J. V. Reginatto Reininghaus, M. Ridky, J. Riehn, F. Risse, M. Rizi, V. de Carvalho, W. Rodrigues Rodriguez, E. Rojo, J. Rodriguez Roncoroni, M. J. Rossoni, S. Roth, M. Roulet, E. Rovero, A. C. Ruehl, P. Saftoiu, A. Saharan, M. Salamida, F. Salazar, H. Salina, G. Gomez, J. D. Sanabria Sánchez, F. Santos, E. M. Santos, E. Sarazin, F. Sarmento, R. Sato, R. Savina, P. Schäfer, C. M. Scherini, V. Schieler, H. Schimassek, M. Schimp, M. Schmidt, D. Scholten, O. Schoorlemmer, H. Schovánek, P. Schröder, F. G. Schulte, J. Schulz, T. Sciutto, S. J. Scornavacche, M. Segreto, A. Sehgal, S. Shivashankara, S. U. Sigl, G. Silli, G. Sima, O. Simkova, K. Simon, F. Smau, R. Šmída, R. Sommers, P. Soriano, J. F. Squartini, R. Stadelmaier, M. Stanič, S. Stasielak, J. Stassi, P. Strähnz, S. Straub, M. Suomijärvi, T. Supanitsky, A. D. Svozilikova, Z. Szadkowski, Z. Tairli, F. Tapia, A. Taricco, C. Timmermans, C. Tkachenko, O. Tobiska, P. Peixoto, C. J. Todero Tomé, B. Torrès, Z. Travaini, A. Travnicek, P. Trimarelli, C. Tueros, M. Unger, M. Vaclavek, L. Vacula, M. Galicia, J. F. Valdés Valore, L. Varela, E. Vásquez-Ramírez, A. Veberič, D. Ventura, C. Quispe, I. D. Vergara Verzi, V. Vicha, J. Vink, J. Vorobiov, S. Watanabe, C. Watson, A. A. Weindl, A. Wiencke, L. Wilczyński, H. Wittkowski, D. Wundheiler, B. Yue, B. Yushkov, A. Zapparrata, O. Zas, E. Zavrtanik, D. Zavrtanik, M. High Energy Astrophysical Phenomena Instrumentation and Methods for Astrophysics The Auger Engineering Radio Array (AERA), part of the Pierre Auger Observatory, is currently the largest array of radio antenna stations deployed for the detection of cosmic rays, spanning an area of $17$ km$^2$ with 153 radio stations. It detects the radio emission of extensive air showers produced by cosmic rays in the $30-80$ MHz band. Here, we report the AERA measurements of the depth of the shower maximum ($X_\text{max}$), a probe for mass composition, at cosmic-ray energies between $10^{17.5}$ to $10^{18.8}$ eV, which show agreement with earlier measurements with the fluorescence technique at the Pierre Auger Observatory. We show advancements in the method for radio $X_\text{max}$ reconstruction by comparison to dedicated sets of CORSIKA/CoREAS air-shower simulations, including steps of reconstruction-bias identification and correction, which is of particular importance for irregular or sparse radio arrays. Using the largest set of radio air-shower measurements to date, we show the radio $X_\text{max}$ resolution as a function of energy, reaching a resolution better than $15$ g cm$^{-2}$ at the highest energies, demonstrating that radio $X_\text{max}$ measurements are competitive with the established high-precision fluorescence technique. In addition, we developed a procedure for performing an extensive data-driven study of systematic uncertainties, including the effects of acceptance bias, reconstruction bias, and the investigation of possible residual biases. These results have been cross-checked with air showers measured independently with both the radio and fluorescence techniques, a setup unique to the Pierre Auger Observatory.
title	Radio Measurements of the Depth of Air-Shower Maximum at the Pierre Auger Observatory
topic	High Energy Astrophysical Phenomena Instrumentation and Methods for Astrophysics
url	https://arxiv.org/abs/2310.19966