Cover Image

Depth of Maximum of Air-Shower Profiles above 10^17.7 eV Measured with the Fluorescence Detector of the Pierre Auger Observatory

Fuente: arXiv

Saved in:

Bibliographic Details
Main Authors:	The Pierre Auger Collaboration, Halim, A. Abdul, Abreu, P., Aglietta, M., Ahmed, M., Allekotte, I., Cheminant, K. Almeida, Aloisio, R., Alvarez-Muñiz, J., Ambrosone, A., Yebra, J. Ammerman, Anchordoqui, L., Andrada, B., Dourado, L. Andrade, Apollonio, L., Aramo, C., Arnone, E., Velázquez, J. C. Arteaga, Assis, P., Avila, G., Avocone, E., Bakalova, A., Balibrea, Y., Baluta, A., Barbato, F., Bellido, J. A., Mocellin, A. Bartz, Behler, J. P., Berat, C., Bertaina, M. E., Bianciotto, M., Biermann, P. L., Binet, V., Bismark, K., Bister, T., Biteau, J., Blazek, J., Blümer, J., Boháčová, M., Boncioli, D., Bonifazi, C., Borodai, N., Brack, J., Orquera, P. G. Brichetto, Bueno, A., Buitink, S., Bwembya, A., Pineda, T. R. Caba, Caballero-Mora, K. S., Cabana-Freire, S., Caccianiga, L., Caraça-Valente, J., Caruso, R., Castellina, A., Catalani, F., Cataldi, G., Cazon, L., Cerda, M., Čermáková, B., Cermenati, A., Cerny, K., Chinellato, J. A., Chudoba, J., Chytka, L., Clay, R. W., Cerutti, A. C. Cobos, Colalillo, R., Conceição, R., 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 Boone, E. -T., de Errico, B., de Jesús, J., de Jong, S. J., Neto, J. R. T. de Mello, De Mitri, I., Franco, D. de Oliveira, de Palma, F., de Souza, V., De Vito, E., Del Popolo, A., Deligny, O., Denner, N., Syrokvas, K. Denner, Deval, L., di Matteo, A., Dobrigkeit, C., D'Olivo, J. C., Mendes, L. M. Domingues, Dominguez, T., Ballesteros, Y. Dominguez, Dorosti, Q., Anjos, R. C. dos, Ebr, J., Ellwanger, F., Engel, R., Epicoco, I., Erdmann, M., Etchegoyen, A., Evoli, C., Falcke, H., Farrar, G., Fauth, A. C., Fehler, T., Feldbusch, F., Fernandes, A., Alonso, M. Fernández, Fick, B., Figueira, J. M., Filip, P., Filipčič, A., Fitoussi, T., Flaggs, B., Franco, A., Freitas, M., Fujii, T., Fuster, A., Galea, C., García, B., Gaudu, C., Ghia, P. L., Giaccari, U., Giammarco, M., Glaser, C., Gobbi, F., Gollan, F., Golup, G., Vitale, P. F. Gómez, Gongora, J. P., González, N., Góra, D., Gorgi, A., Gottowik, M., Guarino, F., Guedes, G. P., Guerra, Y. C., Gülzow, L., Hahn, S., Hamal, P., Hampel, M. R., Hansen, P., Harvey, V. M., Haungs, A., Havelka, M., Hebbeker, T., Hojvat, C., Hörandel, J. R., Horvath, P., Hrabovský, M., Huege, T., Insolia, A., Isar, P. G., Ismaiel, M., Janecek, P., Jilek, V., Kampert, K. -H., Keilhauer, B., Covilakam, V. V. Kizakke, Klages, H. O., Kleifges, M., Klingel, A., Köhler, J., Krieger, F., Kubatova, M., Kunka, N., Lago, B. L., Langner, N., Leal, N., de Oliveira, M. A. Leigui, Lema-Capeans, Y., Letessier-Selvon, A., Lhenry-Yvon, I., Lopes, L., Lundquist, J. P., Mallamaci, M., Mancuso, S., Mandat, D., Mantsch, P., Mariazzi, A. G., Marinelli, C., Mariş, I. C., Marsella, G., Martello, D., Martinelli, S., Bravo, O. Martínez, Martínez-Mendez, A., 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., Mogarkar, M., Mollerach, S., Montanet, F., Morejon, L., Mulrey, K., Mussa, R., Namasaka, W. M., Negi, S., Nellen, L., Nguyen, K., Nicora, G., Niechciol, M., Nitz, D., Nosek, D., Novikov, A., Novotny, V., Nožka, L., Nucita, A., Núñez, L. A., Nuza, S. E., Ochoa, J., Olegario, M., Oliveira, C., Östman, L., Palatka, M., Pallotta, J., Parente, G., Paulsen, T., Pawlowsky, J., Pech, M., Pękala, J., Pelayo, R., Pelgrims, V., Bertolli, C. Pérez, Perrone, L., Petrera, S., Pierog, T., Pimenta, M., Platino, M., Pont, B., Shahvar, M. Pourmohammad, Privitera, P., Priyadarshi, C., Prouza, M., Pytel, K., Querchfeld, S., Rautenberg, J., Ravignani, D., Akim, J. V. Reginatto, Rennó, M. Z., Reuzki, A., Ridky, J., Riehn, F., Risse, M., Rizi, V., Moldes, B. Rocha, Rodriguez, E., Fernandez, G. Rodriguez, Rojo, J. Rodriguez, Rossoni, S., Roth, M., Roulet, E., Rovero, A. C., Saftoiu, A., Saharan, M., Salamida, F., Salazar, H., Salina, G., Sampathkumar, P., Martin, N. San, Gomez, J. D. Sanabria, Sánchez, F., Rodriguez, F. M. Sánchez, Santos, E., Sarazin, F., Sarmento, R., Sato, R., Savina, P., Scherini, V., Schieler, H., Schimp, M., Schmidt, D., Scholten, O., Schoorlemmer, H., Schovánek, P., Schröder, F. G., Schulte, J., Schulz, T., Sciutto, S. J., Scornavacche, M., Sedoski, A., Sehgal, S., Shivashankara, S. U., Sigl, G., Simkova, K., Simon, F., Šmída, R., Sippert, S. Soares, Sommers, P., 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., Travaini, A., Travnicek, P., Trimarelli, C., Tueros, M., Unger, M., Uzeiroska-Geyik, R., Vaclavek, L., Vacula, M., Vaiman, I., Galicia, J. F. Valdés, Valore, L., van Dillen, P., Varela, E., Vašíčková, V., Vásquez-Ramírez, A., Veberič, D., Quispe, I. D. Vergara, Verpoest, S., Verzi, V., Vicha, J., Vorobiov, S., Vuta, J. B., Watanabe, C., Watson, A. A., Weindl, A., Weitz, M., Wiencke, L., Wilczyński, H., Wundheiler, B., Yue, B., Yushkov, A., Zas, E., Zavrtanik, D., Zavrtanik, M.
Format:	Preprint
Published:	2026
Subjects:	High Energy Astrophysical Phenomena
Online Access:	Acceder al recurso
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!

_version_	1866914560949092352
author	The Pierre Auger Collaboration Halim, A. Abdul Abreu, P. Aglietta, M. Ahmed, M. Allekotte, I. Cheminant, K. Almeida Aloisio, R. Alvarez-Muñiz, J. Ambrosone, A. Yebra, J. Ammerman Anchordoqui, L. Andrada, B. Dourado, L. Andrade Apollonio, L. Aramo, C. Arnone, E. Velázquez, J. C. Arteaga Assis, P. Avila, G. Avocone, E. Bakalova, A. Balibrea, Y. Baluta, A. Barbato, F. Bellido, J. A. Mocellin, A. Bartz Behler, J. P. Berat, C. Bertaina, M. E. Bianciotto, M. Biermann, P. L. Binet, V. Bismark, K. Bister, T. Biteau, J. Blazek, J. Blümer, J. Boháčová, M. Boncioli, D. Bonifazi, C. Borodai, N. Brack, J. Orquera, P. G. Brichetto Bueno, A. Buitink, S. Bwembya, A. Pineda, T. R. Caba Caballero-Mora, K. S. Cabana-Freire, S. Caccianiga, L. Caraça-Valente, J. Caruso, R. Castellina, A. Catalani, F. Cataldi, G. Cazon, L. Cerda, M. Čermáková, B. Cermenati, A. Cerny, K. Chinellato, J. A. Chudoba, J. Chytka, L. Clay, R. W. Cerutti, A. C. Cobos Colalillo, R. Conceição, R. 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 Boone, E. -T. de Errico, B. de Jesús, J. de Jong, S. J. Neto, J. R. T. de Mello De Mitri, I. Franco, D. de Oliveira de Palma, F. de Souza, V. De Vito, E. Del Popolo, A. Deligny, O. Denner, N. Syrokvas, K. Denner Deval, L. di Matteo, A. Dobrigkeit, C. D'Olivo, J. C. Mendes, L. M. Domingues Dominguez, T. Ballesteros, Y. Dominguez Dorosti, Q. Anjos, R. C. dos Ebr, J. Ellwanger, F. Engel, R. Epicoco, I. Erdmann, M. Etchegoyen, A. Evoli, C. Falcke, H. Farrar, G. Fauth, A. C. Fehler, T. Feldbusch, F. Fernandes, A. Alonso, M. Fernández Fick, B. Figueira, J. M. Filip, P. Filipčič, A. Fitoussi, T. Flaggs, B. Franco, A. Freitas, M. Fujii, T. Fuster, A. Galea, C. García, B. Gaudu, C. Ghia, P. L. Giaccari, U. Giammarco, M. Glaser, C. Gobbi, F. Gollan, F. Golup, G. Vitale, P. F. Gómez Gongora, J. P. González, N. Góra, D. Gorgi, A. Gottowik, M. Guarino, F. Guedes, G. P. Guerra, Y. C. Gülzow, L. Hahn, S. Hamal, P. Hampel, M. R. Hansen, P. Harvey, V. M. Haungs, A. Havelka, M. Hebbeker, T. Hojvat, C. Hörandel, J. R. Horvath, P. Hrabovský, M. Huege, T. Insolia, A. Isar, P. G. Ismaiel, M. Janecek, P. Jilek, V. Kampert, K. -H. Keilhauer, B. Covilakam, V. V. Kizakke Klages, H. O. Kleifges, M. Klingel, A. Köhler, J. Krieger, F. Kubatova, M. Kunka, N. Lago, B. L. Langner, N. Leal, N. de Oliveira, M. A. Leigui Lema-Capeans, Y. Letessier-Selvon, A. Lhenry-Yvon, I. Lopes, L. Lundquist, J. P. Mallamaci, M. Mancuso, S. Mandat, D. Mantsch, P. Mariazzi, A. G. Marinelli, C. Mariş, I. C. Marsella, G. Martello, D. Martinelli, S. Bravo, O. Martínez Martínez-Mendez, A. 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. Mogarkar, M. Mollerach, S. Montanet, F. Morejon, L. Mulrey, K. Mussa, R. Namasaka, W. M. Negi, S. Nellen, L. Nguyen, K. Nicora, G. Niechciol, M. Nitz, D. Nosek, D. Novikov, A. Novotny, V. Nožka, L. Nucita, A. Núñez, L. A. Nuza, S. E. Ochoa, J. Olegario, M. Oliveira, C. Östman, L. Palatka, M. Pallotta, J. Parente, G. Paulsen, T. Pawlowsky, J. Pech, M. Pękala, J. Pelayo, R. Pelgrims, V. Bertolli, C. Pérez Perrone, L. Petrera, S. Pierog, T. Pimenta, M. Platino, M. Pont, B. Shahvar, M. Pourmohammad Privitera, P. Priyadarshi, C. Prouza, M. Pytel, K. Querchfeld, S. Rautenberg, J. Ravignani, D. Akim, J. V. Reginatto Rennó, M. Z. Reuzki, A. Ridky, J. Riehn, F. Risse, M. Rizi, V. Moldes, B. Rocha Rodriguez, E. Fernandez, G. Rodriguez Rojo, J. Rodriguez Rossoni, S. Roth, M. Roulet, E. Rovero, A. C. Saftoiu, A. Saharan, M. Salamida, F. Salazar, H. Salina, G. Sampathkumar, P. Martin, N. San Gomez, J. D. Sanabria Sánchez, F. Rodriguez, F. M. Sánchez Santos, E. Sarazin, F. Sarmento, R. Sato, R. Savina, P. Scherini, V. Schieler, H. Schimp, M. Schmidt, D. Scholten, O. Schoorlemmer, H. Schovánek, P. Schröder, F. G. Schulte, J. Schulz, T. Sciutto, S. J. Scornavacche, M. Sedoski, A. Sehgal, S. Shivashankara, S. U. Sigl, G. Simkova, K. Simon, F. Šmída, R. Sippert, S. Soares Sommers, P. 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. Travaini, A. Travnicek, P. Trimarelli, C. Tueros, M. Unger, M. Uzeiroska-Geyik, R. Vaclavek, L. Vacula, M. Vaiman, I. Galicia, J. F. Valdés Valore, L. van Dillen, P. Varela, E. Vašíčková, V. Vásquez-Ramírez, A. Veberič, D. Quispe, I. D. Vergara Verpoest, S. Verzi, V. Vicha, J. Vorobiov, S. Vuta, J. B. Watanabe, C. Watson, A. A. Weindl, A. Weitz, M. Wiencke, L. Wilczyński, H. Wundheiler, B. Yue, B. Yushkov, A. Zas, E. Zavrtanik, D. Zavrtanik, M.
author_facet	The Pierre Auger Collaboration Halim, A. Abdul Abreu, P. Aglietta, M. Ahmed, M. Allekotte, I. Cheminant, K. Almeida Aloisio, R. Alvarez-Muñiz, J. Ambrosone, A. Yebra, J. Ammerman Anchordoqui, L. Andrada, B. Dourado, L. Andrade Apollonio, L. Aramo, C. Arnone, E. Velázquez, J. C. Arteaga Assis, P. Avila, G. Avocone, E. Bakalova, A. Balibrea, Y. Baluta, A. Barbato, F. Bellido, J. A. Mocellin, A. Bartz Behler, J. P. Berat, C. Bertaina, M. E. Bianciotto, M. Biermann, P. L. Binet, V. Bismark, K. Bister, T. Biteau, J. Blazek, J. Blümer, J. Boháčová, M. Boncioli, D. Bonifazi, C. Borodai, N. Brack, J. Orquera, P. G. Brichetto Bueno, A. Buitink, S. Bwembya, A. Pineda, T. R. Caba Caballero-Mora, K. S. Cabana-Freire, S. Caccianiga, L. Caraça-Valente, J. Caruso, R. Castellina, A. Catalani, F. Cataldi, G. Cazon, L. Cerda, M. Čermáková, B. Cermenati, A. Cerny, K. Chinellato, J. A. Chudoba, J. Chytka, L. Clay, R. W. Cerutti, A. C. Cobos Colalillo, R. Conceição, R. 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 Boone, E. -T. de Errico, B. de Jesús, J. de Jong, S. J. Neto, J. R. T. de Mello De Mitri, I. Franco, D. de Oliveira de Palma, F. de Souza, V. De Vito, E. Del Popolo, A. Deligny, O. Denner, N. Syrokvas, K. Denner Deval, L. di Matteo, A. Dobrigkeit, C. D'Olivo, J. C. Mendes, L. M. Domingues Dominguez, T. Ballesteros, Y. Dominguez Dorosti, Q. Anjos, R. C. dos Ebr, J. Ellwanger, F. Engel, R. Epicoco, I. Erdmann, M. Etchegoyen, A. Evoli, C. Falcke, H. Farrar, G. Fauth, A. C. Fehler, T. Feldbusch, F. Fernandes, A. Alonso, M. Fernández Fick, B. Figueira, J. M. Filip, P. Filipčič, A. Fitoussi, T. Flaggs, B. Franco, A. Freitas, M. Fujii, T. Fuster, A. Galea, C. García, B. Gaudu, C. Ghia, P. L. Giaccari, U. Giammarco, M. Glaser, C. Gobbi, F. Gollan, F. Golup, G. Vitale, P. F. Gómez Gongora, J. P. González, N. Góra, D. Gorgi, A. Gottowik, M. Guarino, F. Guedes, G. P. Guerra, Y. C. Gülzow, L. Hahn, S. Hamal, P. Hampel, M. R. Hansen, P. Harvey, V. M. Haungs, A. Havelka, M. Hebbeker, T. Hojvat, C. Hörandel, J. R. Horvath, P. Hrabovský, M. Huege, T. Insolia, A. Isar, P. G. Ismaiel, M. Janecek, P. Jilek, V. Kampert, K. -H. Keilhauer, B. Covilakam, V. V. Kizakke Klages, H. O. Kleifges, M. Klingel, A. Köhler, J. Krieger, F. Kubatova, M. Kunka, N. Lago, B. L. Langner, N. Leal, N. de Oliveira, M. A. Leigui Lema-Capeans, Y. Letessier-Selvon, A. Lhenry-Yvon, I. Lopes, L. Lundquist, J. P. Mallamaci, M. Mancuso, S. Mandat, D. Mantsch, P. Mariazzi, A. G. Marinelli, C. Mariş, I. C. Marsella, G. Martello, D. Martinelli, S. Bravo, O. Martínez Martínez-Mendez, A. 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. Mogarkar, M. Mollerach, S. Montanet, F. Morejon, L. Mulrey, K. Mussa, R. Namasaka, W. M. Negi, S. Nellen, L. Nguyen, K. Nicora, G. Niechciol, M. Nitz, D. Nosek, D. Novikov, A. Novotny, V. Nožka, L. Nucita, A. Núñez, L. A. Nuza, S. E. Ochoa, J. Olegario, M. Oliveira, C. Östman, L. Palatka, M. Pallotta, J. Parente, G. Paulsen, T. Pawlowsky, J. Pech, M. Pękala, J. Pelayo, R. Pelgrims, V. Bertolli, C. Pérez Perrone, L. Petrera, S. Pierog, T. Pimenta, M. Platino, M. Pont, B. Shahvar, M. Pourmohammad Privitera, P. Priyadarshi, C. Prouza, M. Pytel, K. Querchfeld, S. Rautenberg, J. Ravignani, D. Akim, J. V. Reginatto Rennó, M. Z. Reuzki, A. Ridky, J. Riehn, F. Risse, M. Rizi, V. Moldes, B. Rocha Rodriguez, E. Fernandez, G. Rodriguez Rojo, J. Rodriguez Rossoni, S. Roth, M. Roulet, E. Rovero, A. C. Saftoiu, A. Saharan, M. Salamida, F. Salazar, H. Salina, G. Sampathkumar, P. Martin, N. San Gomez, J. D. Sanabria Sánchez, F. Rodriguez, F. M. Sánchez Santos, E. Sarazin, F. Sarmento, R. Sato, R. Savina, P. Scherini, V. Schieler, H. Schimp, M. Schmidt, D. Scholten, O. Schoorlemmer, H. Schovánek, P. Schröder, F. G. Schulte, J. Schulz, T. Sciutto, S. J. Scornavacche, M. Sedoski, A. Sehgal, S. Shivashankara, S. U. Sigl, G. Simkova, K. Simon, F. Šmída, R. Sippert, S. Soares Sommers, P. 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. Travaini, A. Travnicek, P. Trimarelli, C. Tueros, M. Unger, M. Uzeiroska-Geyik, R. Vaclavek, L. Vacula, M. Vaiman, I. Galicia, J. F. Valdés Valore, L. van Dillen, P. Varela, E. Vašíčková, V. Vásquez-Ramírez, A. Veberič, D. Quispe, I. D. Vergara Verpoest, S. Verzi, V. Vicha, J. Vorobiov, S. Vuta, J. B. Watanabe, C. Watson, A. A. Weindl, A. Weitz, M. Wiencke, L. Wilczyński, H. Wundheiler, B. Yue, B. Yushkov, A. Zas, E. Zavrtanik, D. Zavrtanik, M.
contents	We present measurements of the depth of shower maximum, Xmax, for cosmic-ray-induced extensive air showers recorded by the fluorescence detector of the Pierre Auger Observatory over 17 years. The data set covers primary energies from 10^17.7 eV to beyond 10^19.6 eV. With improved event reconstruction and an exposure 2.4 times larger than in our previous analysis, this work confirms and refines our conclusions on the mass composition at ultra-high energies. The energy evolution of the mean Xmax exhibits a pronounced break at around 10^18.4 eV, providing direct, model-independent evidence for a change in the evolution of the mass composition. Independently, the observed decrease of the Xmax fluctuations with energy indicates a transition toward a heavier and less diverse primary mass composition. No statistically significant declination dependence of the Xmax distributions is observed within the exposure of the Observatory, indicating an isotropic mass composition. The mean and standard deviation of the Xmax distributions, interpreted with air-shower simulations, yield the energy dependence of the average and variance of the logarithmic mass of cosmic rays arriving at Earth. Furthermore, energy-dependent fractional abundances of four representative primary-mass groups (p, He, CNO, Fe) are obtained by fitting the observed Xmax distributions in each energy bin with a weighted sum of elemental templates. These results provide strong evidence against a long-standing assumption that ultra-high-energy cosmic rays are predominantly protons: above ~10^18.4 eV, the average cosmic-ray mass increases, accompanied by a steadily decreasing diversity in the elemental composition.
format	Preprint
id	arxiv_https___arxiv_org_abs_2605_12598
institution	arXiv
publishDate	2026
record_format	arxiv
spellingShingle	Depth of Maximum of Air-Shower Profiles above 10^17.7 eV Measured with the Fluorescence Detector of the Pierre Auger Observatory The Pierre Auger Collaboration Halim, A. Abdul Abreu, P. Aglietta, M. Ahmed, M. Allekotte, I. Cheminant, K. Almeida Aloisio, R. Alvarez-Muñiz, J. Ambrosone, A. Yebra, J. Ammerman Anchordoqui, L. Andrada, B. Dourado, L. Andrade Apollonio, L. Aramo, C. Arnone, E. Velázquez, J. C. Arteaga Assis, P. Avila, G. Avocone, E. Bakalova, A. Balibrea, Y. Baluta, A. Barbato, F. Bellido, J. A. Mocellin, A. Bartz Behler, J. P. Berat, C. Bertaina, M. E. Bianciotto, M. Biermann, P. L. Binet, V. Bismark, K. Bister, T. Biteau, J. Blazek, J. Blümer, J. Boháčová, M. Boncioli, D. Bonifazi, C. Borodai, N. Brack, J. Orquera, P. G. Brichetto Bueno, A. Buitink, S. Bwembya, A. Pineda, T. R. Caba Caballero-Mora, K. S. Cabana-Freire, S. Caccianiga, L. Caraça-Valente, J. Caruso, R. Castellina, A. Catalani, F. Cataldi, G. Cazon, L. Cerda, M. Čermáková, B. Cermenati, A. Cerny, K. Chinellato, J. A. Chudoba, J. Chytka, L. Clay, R. W. Cerutti, A. C. Cobos Colalillo, R. Conceição, R. 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 Boone, E. -T. de Errico, B. de Jesús, J. de Jong, S. J. Neto, J. R. T. de Mello De Mitri, I. Franco, D. de Oliveira de Palma, F. de Souza, V. De Vito, E. Del Popolo, A. Deligny, O. Denner, N. Syrokvas, K. Denner Deval, L. di Matteo, A. Dobrigkeit, C. D'Olivo, J. C. Mendes, L. M. Domingues Dominguez, T. Ballesteros, Y. Dominguez Dorosti, Q. Anjos, R. C. dos Ebr, J. Ellwanger, F. Engel, R. Epicoco, I. Erdmann, M. Etchegoyen, A. Evoli, C. Falcke, H. Farrar, G. Fauth, A. C. Fehler, T. Feldbusch, F. Fernandes, A. Alonso, M. Fernández Fick, B. Figueira, J. M. Filip, P. Filipčič, A. Fitoussi, T. Flaggs, B. Franco, A. Freitas, M. Fujii, T. Fuster, A. Galea, C. García, B. Gaudu, C. Ghia, P. L. Giaccari, U. Giammarco, M. Glaser, C. Gobbi, F. Gollan, F. Golup, G. Vitale, P. F. Gómez Gongora, J. P. González, N. Góra, D. Gorgi, A. Gottowik, M. Guarino, F. Guedes, G. P. Guerra, Y. C. Gülzow, L. Hahn, S. Hamal, P. Hampel, M. R. Hansen, P. Harvey, V. M. Haungs, A. Havelka, M. Hebbeker, T. Hojvat, C. Hörandel, J. R. Horvath, P. Hrabovský, M. Huege, T. Insolia, A. Isar, P. G. Ismaiel, M. Janecek, P. Jilek, V. Kampert, K. -H. Keilhauer, B. Covilakam, V. V. Kizakke Klages, H. O. Kleifges, M. Klingel, A. Köhler, J. Krieger, F. Kubatova, M. Kunka, N. Lago, B. L. Langner, N. Leal, N. de Oliveira, M. A. Leigui Lema-Capeans, Y. Letessier-Selvon, A. Lhenry-Yvon, I. Lopes, L. Lundquist, J. P. Mallamaci, M. Mancuso, S. Mandat, D. Mantsch, P. Mariazzi, A. G. Marinelli, C. Mariş, I. C. Marsella, G. Martello, D. Martinelli, S. Bravo, O. Martínez Martínez-Mendez, A. 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. Mogarkar, M. Mollerach, S. Montanet, F. Morejon, L. Mulrey, K. Mussa, R. Namasaka, W. M. Negi, S. Nellen, L. Nguyen, K. Nicora, G. Niechciol, M. Nitz, D. Nosek, D. Novikov, A. Novotny, V. Nožka, L. Nucita, A. Núñez, L. A. Nuza, S. E. Ochoa, J. Olegario, M. Oliveira, C. Östman, L. Palatka, M. Pallotta, J. Parente, G. Paulsen, T. Pawlowsky, J. Pech, M. Pękala, J. Pelayo, R. Pelgrims, V. Bertolli, C. Pérez Perrone, L. Petrera, S. Pierog, T. Pimenta, M. Platino, M. Pont, B. Shahvar, M. Pourmohammad Privitera, P. Priyadarshi, C. Prouza, M. Pytel, K. Querchfeld, S. Rautenberg, J. Ravignani, D. Akim, J. V. Reginatto Rennó, M. Z. Reuzki, A. Ridky, J. Riehn, F. Risse, M. Rizi, V. Moldes, B. Rocha Rodriguez, E. Fernandez, G. Rodriguez Rojo, J. Rodriguez Rossoni, S. Roth, M. Roulet, E. Rovero, A. C. Saftoiu, A. Saharan, M. Salamida, F. Salazar, H. Salina, G. Sampathkumar, P. Martin, N. San Gomez, J. D. Sanabria Sánchez, F. Rodriguez, F. M. Sánchez Santos, E. Sarazin, F. Sarmento, R. Sato, R. Savina, P. Scherini, V. Schieler, H. Schimp, M. Schmidt, D. Scholten, O. Schoorlemmer, H. Schovánek, P. Schröder, F. G. Schulte, J. Schulz, T. Sciutto, S. J. Scornavacche, M. Sedoski, A. Sehgal, S. Shivashankara, S. U. Sigl, G. Simkova, K. Simon, F. Šmída, R. Sippert, S. Soares Sommers, P. 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. Travaini, A. Travnicek, P. Trimarelli, C. Tueros, M. Unger, M. Uzeiroska-Geyik, R. Vaclavek, L. Vacula, M. Vaiman, I. Galicia, J. F. Valdés Valore, L. van Dillen, P. Varela, E. Vašíčková, V. Vásquez-Ramírez, A. Veberič, D. Quispe, I. D. Vergara Verpoest, S. Verzi, V. Vicha, J. Vorobiov, S. Vuta, J. B. Watanabe, C. Watson, A. A. Weindl, A. Weitz, M. Wiencke, L. Wilczyński, H. Wundheiler, B. Yue, B. Yushkov, A. Zas, E. Zavrtanik, D. Zavrtanik, M. High Energy Astrophysical Phenomena We present measurements of the depth of shower maximum, Xmax, for cosmic-ray-induced extensive air showers recorded by the fluorescence detector of the Pierre Auger Observatory over 17 years. The data set covers primary energies from 10^17.7 eV to beyond 10^19.6 eV. With improved event reconstruction and an exposure 2.4 times larger than in our previous analysis, this work confirms and refines our conclusions on the mass composition at ultra-high energies. The energy evolution of the mean Xmax exhibits a pronounced break at around 10^18.4 eV, providing direct, model-independent evidence for a change in the evolution of the mass composition. Independently, the observed decrease of the Xmax fluctuations with energy indicates a transition toward a heavier and less diverse primary mass composition. No statistically significant declination dependence of the Xmax distributions is observed within the exposure of the Observatory, indicating an isotropic mass composition. The mean and standard deviation of the Xmax distributions, interpreted with air-shower simulations, yield the energy dependence of the average and variance of the logarithmic mass of cosmic rays arriving at Earth. Furthermore, energy-dependent fractional abundances of four representative primary-mass groups (p, He, CNO, Fe) are obtained by fitting the observed Xmax distributions in each energy bin with a weighted sum of elemental templates. These results provide strong evidence against a long-standing assumption that ultra-high-energy cosmic rays are predominantly protons: above ~10^18.4 eV, the average cosmic-ray mass increases, accompanied by a steadily decreasing diversity in the elemental composition.
title	Depth of Maximum of Air-Shower Profiles above 10^17.7 eV Measured with the Fluorescence Detector of the Pierre Auger Observatory
topic	High Energy Astrophysical Phenomena
url	https://arxiv.org/abs/2605.12598