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The surface detector array of the Pierre Auger Observatory provides information about the longitudinal development of the muonic component of extensive air showers. Using the timing information from the flash analog-to-digital converter traces of surface detectors far from the shower core, it is possible to reconstruct a muon production depth distribution. We characterize the goodness of this reconstruction for zenith angles around 60 degrees and different energies of the primary particle. From these distributions, we define X-max(mu) as the depth along the shower axis where the production of muons reaches maximum. We explore the potentiality of X-max(mu) as a useful observable to infer the mass composition of ultrahigh-energy cosmic rays. Likewise, we assess its ability to constrain hadronic interaction models.

Muons in air showers at the Pierre Auger Observatory: Measurement of atmospheric production depth / A., Aab; P., Abreu; M., Aglietta; M., Ahlers; Ahn, E. ?. J.; I., Al Samarai; Albuquerque, I. ?. F. ?. M.; I., Allekotte; J., Allen; P., Allison; A., Almela; J., Alvarez Castillo; J., Alvarez Mu?iz; R., Alves Batista; M., Ambrosio; A., Aminaei; L., Anchordoqui; S., Andringa; Aramo, Carla; F., Arqueros; H., Asorey; P., Assis; J., Aublin; M., Ave; M., Avenier; G., Avila; Badescu, A. ?. M.; Barber, K. ?. B.; J., B?uml; C., Baus; Beatty, J. ?. J.; Becker, K. ?. H.; Bellido, J. ?. A.; C., Berat; X., Bertou; Biermann, P. ?. L.; P., Billoir; F., Blanco; M., Blanco; C., Bleve; H., Bl?mer; M., Boh??ov?; D., Boncioli; C., Bonifazi; R., Bonino; N., Borodai; J., Brack; I., Brancus; P., Brogueira; Brown, W. ?. C.; P., Buchholz; A., Bueno; Buscemi, Mario; Caballero Mora, K. ?. S.; B., Caccianiga; L., Caccianiga; M., Candusso; L., Caramete; R., Caruso; A., Castellina; G., Cataldi; L., Cazon; R., Cester; Chavez, A. ?. G.; Cheng, S. ?. H.; A., Chiavassa; Chinellato, J. ?. A.; J., Chudoba; Cilmo, Marco; Clay, R. ?. W.; G., Cocciolo; Colalillo, Roberta; L., Collica; Coluccia, M. ?. R.; R., Concei??o; F., Contreras; Cooper, M. ?. J.; S., Coutu; Covault, C. ?. E.; A., Criss; J., Cronin; A., Curutiu; R., Dallier; B., Daniel; S., Dasso; K., Daumiller; Dawson, B. ?. R.; de Almeida, R. ?. M.; M., De Domenico; de Jong, S. ?. J.; de Mello Neto, J. ?. R. ?. T.; I., De Mitri; J., de Oliveira; V., de Souza; L., del Peral; O., Deligny; H., Dembinski; N., Dhital; C., Di Giulio; A., Di Matteo; Diaz, J. ?. C.; D?az Castro, M. ?. L.; Diep, P. ?. N.; F., Diogo; C., Dobrigkeit; W., Docters; D?olivo, J. ?. C.; Dong, P. ?. N.; A., Dorofeev; Q., Dorosti Hasankiadeh; Dova, M. ?. T.; J., Ebr; R., Engel; M., Erdmann; M., Erfani; Escobar, C. ?. O.; J., Espadanal; A., Etchegoyen; P., Facal San Luis; H., Falcke; K., Fang; G., Farrar; Fauth, A. ?. C.; N., Fazzini; Ferguson, A. ?. P.; M., Fernandes; B., Fick; Figueira, J. ?. M.; A., Filevich; A., Filip?i?; Fox, B. ?. D.; O., Fratu; U., Fr?hlich; B., Fuchs; T., Fuji; R., Gaior; B., Garc?a; Garcia Roca, S. ?. T.; D., Garcia Gamez; D., Garcia Pinto; G., Garilli; A., Gascon Bravo; F., Gate; H., Gemmeke; Ghia, P. ?. L.; U., Giaccari; M., Giammarchi; M., Giller; C., Glaser; H., Glass; F., Gomez Albarracin; M., G?mez Berisso; G?mez Vitale, P. ?. F.; P., Gon?alves; Gonzalez, J. ?. G.; B., Gookin; A., Gorgi; P., Gorham; P., Gouffon; S., Grebe; N., Griffith; Grillo, A. ?. F.; Grubb, T. ?. D.; Y., Guardincerri; Guarino, Fausto; Guedes, G. ?. P.; P., Hansen; D., Harari; Harrison, T. ?. A.; Harton, J. ?. L.; A., Haungs; T., Hebbeker; D., Heck; P., Heimann; Herve, A. ?. E.; Hill, G. ?. C.; C., Hojvat; N., Hollon; E., Holt; P., Homola; H?randel, J. ?. R.; P., Horvath; M., Hrabovsk?; D., Huber; T., Huege; A., Insolia; Isar, P. ?. G.; K., Islo; I., Jandt; S., Jansen; C., Jarne; M., Josebachuili; A., K??p?; O., Kambeitz; Kampert, K. ?. H.; P., Kasper; I., Katkov; B., K?gl; B., Keilhauer; A., Keivani; E., Kemp; Kieckhafer, R. ?. M.; Klages, H. ?. O.; M., Kleifges; J., Kleinfeller; R., Krause; N., Krohm; O., Kr?mer; D., Kruppke Hansen; D., Kuempel; N., Kunka; G., La Rosa; D., Lahurd; L., Latronico; R., Lauer; M., Lauscher; P., Lautridou; S., Le Coz; Le?o, M. ?. S. ?. A. ?. B.; D., Lebrun; P., Lebrun; Leigui de Oliveira, M. ?. A.; A., Letessier Selvon; I., Lhenry Yvon; K., Link; R., L?pez; A., Lopez Ag?era; K., Louedec; J., Lozano Bahilo; L., Lu; A., Lucero; M., Ludwig; H., Lyberis; Maccarone, M. ?. C.; M., Malacari; S., Maldera; J., Maller; D., Mandat; P., Mantsch; Mariazzi, A. ?. G.; V., Marin; Mari?, I. ?. C.; G., Marsella; D., Martello; L., Martin; H., Martinez; O., Mart?nez Bravo; D., Martraire; Mas?as Meza, J. ?. J.; Mathes, H. ?. J.; S., Mathys; Matthews, A. ?. J.; J., Matthews; G., Matthiae; D., Maurel; D., Maurizio; E., Mayotte; Mazur, P. ?. O.; C., Medina; G., Medina Tanco; M., Melissas; D., Melo; E., Menichetti; A., Menshikov; S., Messina; R., Meyhandan; S., Mi?anovi?; Micheletti, M. ?. I.; L., Middendorf; Minaya, I. ?. A.; L., Miramonti; B., Mitrica; L., Molina Bueno; S., Mollerach; M., Monasor; D., Monnier Ragaigne; F., Montanet; C., Morello; Moreno, J. ?. C.; M., Mostaf?; Moura, C. ?. A.; Muller, M. ?. A.; G., M?ller; M., M?nchmeyer; R., Mussa; G., Navarra; S., Navas; P., Necesal; L., Nellen; A., Nelles; J., Neuser; M., Niechciol; L., Niemietz; T., Niggemann; D., Nitz; D., Nosek; V., Novotny; L., No?ka; L., Ochilo; A., Olinto; M., Oliveira; M., Ortiz; N., Pacheco; D., Pakk Selmi Dei; M., Palatka; J., Pallotta; N., Palmieri; P., Papenbreer; G., Parente; A., Parra; S., Pastor; T., Paul; M., Pech; J., P?kala; R., Pelayo; Pepe, I. ?. M.; L., Perrone; R., Pesce; E., Petermann; C., Peters; S., Petrera; A., Petrolini; Y., Petrov; R., Piegaia; T., Pierog; P., Pieroni; M., Pimenta; V., Pirronello; M., Platino; M., Plum; A., Porcelli; C., Porowski; Prado, R. ?. R.; P., Privitera; M., Prouza; V., Purrello; Quel, E. ?. J.; S., Querchfeld; S., Quinn; J., Rautenberg; O., Ravel; D., Ravignani; B., Revenu; J., Ridky; S., Riggi; M., Risse; P., Ristori; V., Rizi; J., Roberts; W., Rodrigues de Carvalho; I., Rodriguez Cabo; G., Rodriguez Fernandez; J., Rodriguez Rojo; Rodr?guez Fr?as, M. ?. D.; G., Ros; J., Rosado; T., Rossler; M., Roth; E., Roulet; Rovero, A. ?. C.; C., R?hle; Saffi, S. ?. J.; A., Saftoiu; F., Salamida; H., Salazar; A., Saleh; F., Salesa Greus; G., Salina; F., S?nchez; P., Sanchez Lucas; Santo, C. ?. E.; E., Santos; Santos, E. ?. M.; F., Sarazin; B., Sarkar; R., Sarmento; R., Sato; N., Scharf; V., Scherini; H., Schieler; P., Schiffer; A., Schmidt; O., Scholten; H., Schoorlemmer; P., Schov?nek; A., Schulz; J., Schulz; Sciutto, S. ?. J.; A., Segreto; M., Settimo; A., Shadkam; Shellard, R. ?. C.; I., Sidelnik; G., Sigl; O., Sima; A., ?mia?kowski; R., ?m?da; Snow, G. ?. R.; P., Sommers; J., Sorokin; R., Squartini; Srivastava, Y. ?. N.; S., Stani?; J., Stapleton; J., Stasielak; M., Stephan; A., Stutz; F., Suarez; T., Suomij?rvi; Supanitsky, A. ?. D.; Sutherland, M. ?. S.; J., Swain; Z., Szadkowski; M., Szuba; Taborda, O. ?. A.; A., Tapia; M., Tartare; Thao, N. ?. T.; Theodoro, V. ?. M.; J., Tiffenberg; C., Timmermans; Todero Peixoto, C. ?. J.; G., Toma; L., Tomankova; B., Tom?; A., Tonachini; G., Torralba Elipe; D., Torres Machado; P., Travnicek; E., Trovato; M., Tueros; R., Ulrich; M., Unger; M., Urban; Galicia, J. ?. F. Vald?s.; I., Vali?o; Valore, Laura; G., van Aar; van den Berg, A. ?. M.; S., van Velzen; A., van Vliet; E., Varela; B., Vargas C?rdenas; G., Varner; V?zquez, J. ?. R.; V?zquez, R. ?. A.; D., Veberi?; V., Verzi; J., Vicha; M., Videla; L., Villase?or; B., Vlcek; S., Vorobiov; H., Wahlberg; O., Wainberg; D., Walz; Watson, A. ?. A.; M., Weber; K., Weidenhaupt; A., Weindl; F., Werner; Whelan, B. ?. J.; A., Widom; L., Wiencke; B., Wilczy?ska; H., Wilczy?ski; M., Will; C., Williams; T., Winchen; D., Wittkowski; B., Wundheiler; S., Wykes; T., Yamamoto; T., Yapici; P., Younk; G., Yuan; A., Yushkov; B., Zamorano; E., Zas; D., Zavrtanik; M., Zavrtanik; I., Zaw; A., Zepeda; J., Zhou; Y., Zhu; M., Zimbres Silva; M., Ziolkowski. - In: PHYSICAL REVIEW D, PARTICLES, FIELDS, GRAVITATION, AND COSMOLOGY. - ISSN 1550-7998. - 90:(2014). [10.1103/PhysRevD.90.012012]

Muons in air showers at the Pierre Auger Observatory: Measurement of atmospheric production depth

ARAMO, CARLA;BUSCEMI, MARIO;CILMO, MARCO;COLALILLO, ROBERTA;GUARINO, FAUSTO;VALORE, LAURA;
2014

Abstract

The surface detector array of the Pierre Auger Observatory provides information about the longitudinal development of the muonic component of extensive air showers. Using the timing information from the flash analog-to-digital converter traces of surface detectors far from the shower core, it is possible to reconstruct a muon production depth distribution. We characterize the goodness of this reconstruction for zenith angles around 60 degrees and different energies of the primary particle. From these distributions, we define X-max(mu) as the depth along the shower axis where the production of muons reaches maximum. We explore the potentiality of X-max(mu) as a useful observable to infer the mass composition of ultrahigh-energy cosmic rays. Likewise, we assess its ability to constrain hadronic interaction models.
2014
Muons in air showers at the Pierre Auger Observatory: Measurement of atmospheric production depth / A., Aab; P., Abreu; M., Aglietta; M., Ahlers; Ahn, E. ?. J.; I., Al Samarai; Albuquerque, I. ?. F. ?. M.; I., Allekotte; J., Allen; P., Allison; A., Almela; J., Alvarez Castillo; J., Alvarez Mu?iz; R., Alves Batista; M., Ambrosio; A., Aminaei; L., Anchordoqui; S., Andringa; Aramo, Carla; F., Arqueros; H., Asorey; P., Assis; J., Aublin; M., Ave; M., Avenier; G., Avila; Badescu, A. ?. M.; Barber, K. ?. B.; J., B?uml; C., Baus; Beatty, J. ?. J.; Becker, K. ?. H.; Bellido, J. ?. A.; C., Berat; X., Bertou; Biermann, P. ?. L.; P., Billoir; F., Blanco; M., Blanco; C., Bleve; H., Bl?mer; M., Boh??ov?; D., Boncioli; C., Bonifazi; R., Bonino; N., Borodai; J., Brack; I., Brancus; P., Brogueira; Brown, W. ?. C.; P., Buchholz; A., Bueno; Buscemi, Mario; Caballero Mora, K. ?. S.; B., Caccianiga; L., Caccianiga; M., Candusso; L., Caramete; R., Caruso; A., Castellina; G., Cataldi; L., Cazon; R., Cester; Chavez, A. ?. G.; Cheng, S. ?. H.; A., Chiavassa; Chinellato, J. ?. A.; J., Chudoba; Cilmo, Marco; Clay, R. ?. W.; G., Cocciolo; Colalillo, Roberta; L., Collica; Coluccia, M. ?. R.; R., Concei??o; F., Contreras; Cooper, M. ?. J.; S., Coutu; Covault, C. ?. E.; A., Criss; J., Cronin; A., Curutiu; R., Dallier; B., Daniel; S., Dasso; K., Daumiller; Dawson, B. ?. R.; de Almeida, R. ?. M.; M., De Domenico; de Jong, S. ?. J.; de Mello Neto, J. ?. R. ?. T.; I., De Mitri; J., de Oliveira; V., de Souza; L., del Peral; O., Deligny; H., Dembinski; N., Dhital; C., Di Giulio; A., Di Matteo; Diaz, J. ?. C.; D?az Castro, M. ?. L.; Diep, P. ?. N.; F., Diogo; C., Dobrigkeit; W., Docters; D?olivo, J. ?. C.; Dong, P. ?. N.; A., Dorofeev; Q., Dorosti Hasankiadeh; Dova, M. ?. T.; J., Ebr; R., Engel; M., Erdmann; M., Erfani; Escobar, C. ?. O.; J., Espadanal; A., Etchegoyen; P., Facal San Luis; H., Falcke; K., Fang; G., Farrar; Fauth, A. ?. C.; N., Fazzini; Ferguson, A. ?. P.; M., Fernandes; B., Fick; Figueira, J. ?. M.; A., Filevich; A., Filip?i?; Fox, B. ?. D.; O., Fratu; U., Fr?hlich; B., Fuchs; T., Fuji; R., Gaior; B., Garc?a; Garcia Roca, S. ?. T.; D., Garcia Gamez; D., Garcia Pinto; G., Garilli; A., Gascon Bravo; F., Gate; H., Gemmeke; Ghia, P. ?. L.; U., Giaccari; M., Giammarchi; M., Giller; C., Glaser; H., Glass; F., Gomez Albarracin; M., G?mez Berisso; G?mez Vitale, P. ?. F.; P., Gon?alves; Gonzalez, J. ?. G.; B., Gookin; A., Gorgi; P., Gorham; P., Gouffon; S., Grebe; N., Griffith; Grillo, A. ?. F.; Grubb, T. ?. D.; Y., Guardincerri; Guarino, Fausto; Guedes, G. ?. P.; P., Hansen; D., Harari; Harrison, T. ?. A.; Harton, J. ?. L.; A., Haungs; T., Hebbeker; D., Heck; P., Heimann; Herve, A. ?. E.; Hill, G. ?. C.; C., Hojvat; N., Hollon; E., Holt; P., Homola; H?randel, J. ?. R.; P., Horvath; M., Hrabovsk?; D., Huber; T., Huege; A., Insolia; Isar, P. ?. G.; K., Islo; I., Jandt; S., Jansen; C., Jarne; M., Josebachuili; A., K??p?; O., Kambeitz; Kampert, K. ?. H.; P., Kasper; I., Katkov; B., K?gl; B., Keilhauer; A., Keivani; E., Kemp; Kieckhafer, R. ?. M.; Klages, H. ?. O.; M., Kleifges; J., Kleinfeller; R., Krause; N., Krohm; O., Kr?mer; D., Kruppke Hansen; D., Kuempel; N., Kunka; G., La Rosa; D., Lahurd; L., Latronico; R., Lauer; M., Lauscher; P., Lautridou; S., Le Coz; Le?o, M. ?. S. ?. A. ?. B.; D., Lebrun; P., Lebrun; Leigui de Oliveira, M. ?. A.; A., Letessier Selvon; I., Lhenry Yvon; K., Link; R., L?pez; A., Lopez Ag?era; K., Louedec; J., Lozano Bahilo; L., Lu; A., Lucero; M., Ludwig; H., Lyberis; Maccarone, M. ?. C.; M., Malacari; S., Maldera; J., Maller; D., Mandat; P., Mantsch; Mariazzi, A. ?. G.; V., Marin; Mari?, I. ?. C.; G., Marsella; D., Martello; L., Martin; H., Martinez; O., Mart?nez Bravo; D., Martraire; Mas?as Meza, J. ?. J.; Mathes, H. ?. J.; S., Mathys; Matthews, A. ?. J.; J., Matthews; G., Matthiae; D., Maurel; D., Maurizio; E., Mayotte; Mazur, P. ?. O.; C., Medina; G., Medina Tanco; M., Melissas; D., Melo; E., Menichetti; A., Menshikov; S., Messina; R., Meyhandan; S., Mi?anovi?; Micheletti, M. ?. I.; L., Middendorf; Minaya, I. ?. A.; L., Miramonti; B., Mitrica; L., Molina Bueno; S., Mollerach; M., Monasor; D., Monnier Ragaigne; F., Montanet; C., Morello; Moreno, J. ?. C.; M., Mostaf?; Moura, C. ?. A.; Muller, M. ?. A.; G., M?ller; M., M?nchmeyer; R., Mussa; G., Navarra; S., Navas; P., Necesal; L., Nellen; A., Nelles; J., Neuser; M., Niechciol; L., Niemietz; T., Niggemann; D., Nitz; D., Nosek; V., Novotny; L., No?ka; L., Ochilo; A., Olinto; M., Oliveira; M., Ortiz; N., Pacheco; D., Pakk Selmi Dei; M., Palatka; J., Pallotta; N., Palmieri; P., Papenbreer; G., Parente; A., Parra; S., Pastor; T., Paul; M., Pech; J., P?kala; R., Pelayo; Pepe, I. ?. M.; L., Perrone; R., Pesce; E., Petermann; C., Peters; S., Petrera; A., Petrolini; Y., Petrov; R., Piegaia; T., Pierog; P., Pieroni; M., Pimenta; V., Pirronello; M., Platino; M., Plum; A., Porcelli; C., Porowski; Prado, R. ?. R.; P., Privitera; M., Prouza; V., Purrello; Quel, E. ?. J.; S., Querchfeld; S., Quinn; J., Rautenberg; O., Ravel; D., Ravignani; B., Revenu; J., Ridky; S., Riggi; M., Risse; P., Ristori; V., Rizi; J., Roberts; W., Rodrigues de Carvalho; I., Rodriguez Cabo; G., Rodriguez Fernandez; J., Rodriguez Rojo; Rodr?guez Fr?as, M. ?. D.; G., Ros; J., Rosado; T., Rossler; M., Roth; E., Roulet; Rovero, A. ?. C.; C., R?hle; Saffi, S. ?. J.; A., Saftoiu; F., Salamida; H., Salazar; A., Saleh; F., Salesa Greus; G., Salina; F., S?nchez; P., Sanchez Lucas; Santo, C. ?. E.; E., Santos; Santos, E. ?. M.; F., Sarazin; B., Sarkar; R., Sarmento; R., Sato; N., Scharf; V., Scherini; H., Schieler; P., Schiffer; A., Schmidt; O., Scholten; H., Schoorlemmer; P., Schov?nek; A., Schulz; J., Schulz; Sciutto, S. ?. J.; A., Segreto; M., Settimo; A., Shadkam; Shellard, R. ?. C.; I., Sidelnik; G., Sigl; O., Sima; A., ?mia?kowski; R., ?m?da; Snow, G. ?. R.; P., Sommers; J., Sorokin; R., Squartini; Srivastava, Y. ?. N.; S., Stani?; J., Stapleton; J., Stasielak; M., Stephan; A., Stutz; F., Suarez; T., Suomij?rvi; Supanitsky, A. ?. D.; Sutherland, M. ?. S.; J., Swain; Z., Szadkowski; M., Szuba; Taborda, O. ?. A.; A., Tapia; M., Tartare; Thao, N. ?. T.; Theodoro, V. ?. M.; J., Tiffenberg; C., Timmermans; Todero Peixoto, C. ?. J.; G., Toma; L., Tomankova; B., Tom?; A., Tonachini; G., Torralba Elipe; D., Torres Machado; P., Travnicek; E., Trovato; M., Tueros; R., Ulrich; M., Unger; M., Urban; Galicia, J. ?. F. Vald?s.; I., Vali?o; Valore, Laura; G., van Aar; van den Berg, A. ?. M.; S., van Velzen; A., van Vliet; E., Varela; B., Vargas C?rdenas; G., Varner; V?zquez, J. ?. R.; V?zquez, R. ?. A.; D., Veberi?; V., Verzi; J., Vicha; M., Videla; L., Villase?or; B., Vlcek; S., Vorobiov; H., Wahlberg; O., Wainberg; D., Walz; Watson, A. ?. A.; M., Weber; K., Weidenhaupt; A., Weindl; F., Werner; Whelan, B. ?. J.; A., Widom; L., Wiencke; B., Wilczy?ska; H., Wilczy?ski; M., Will; C., Williams; T., Winchen; D., Wittkowski; B., Wundheiler; S., Wykes; T., Yamamoto; T., Yapici; P., Younk; G., Yuan; A., Yushkov; B., Zamorano; E., Zas; D., Zavrtanik; M., Zavrtanik; I., Zaw; A., Zepeda; J., Zhou; Y., Zhu; M., Zimbres Silva; M., Ziolkowski. - In: PHYSICAL REVIEW D, PARTICLES, FIELDS, GRAVITATION, AND COSMOLOGY. - ISSN 1550-7998. - 90:(2014). [10.1103/PhysRevD.90.012012]
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