A new cross-check and review of aerosol attenuation measurements at the Pierre Auger Observatory

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Fecha

2024

Autores

Harvey V.M.; Abdul Halim A.; Abreu P.; Aglietta M.; Allekotte I.; Almeida Cheminant K.; Almela A.; Aloisio R.; Alvarez-Muñiz J.; Ammerman Yebra J.; Anastasi G.A.; Anchordoqui L.; Andrada B.; Andringa S.; Aramo C.; Araújo Ferreira P.R.; Arnone E.; Arteaga Velázquez J.C.; Asorey H.; Assis P.; Avila G.; Avocone E.; Badescu A.M.; Bakalova A.; Balaceanu A.; Barbato F.; Bartz Mocellin A.; 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.; Bonneau Arbeletche L.; Borodai N.; Brack J.; Brichetto Orchera P.G.; Briechle F.L.; Bueno A.; Buitink S.; Buscemi M.; Büsken M.; Bwembya A.; Caballero-Mora K.S.; Cabana-Freire S.; Caccianiga L.; Caracas I.; Caruso R.; Castellina A.; Catalani F.; Cataldi G.; Cazon L.; Cerda M.; Cermenati A.; Chinellato J.A.; Chudoba J.; Chytka L.; Clay R.W.; Cobos Cerutti A.C.; Colalillo R.; Coleman A.; Coluccia M.R.; Conceição R.; Condorelli A.; Consolati G.; Conte M.; Convenga F.; Correia dos Santos D.; Costa P.J.; Covault C.E.; Cristinziani M.; Cruz Sanchez C.S.; Dasso S.; Daumiller K.; Dawson B.R.; de Almeida R.M.; de Jesús J.; de Jong S.J.; de Mello Neto J.R.T.; De Mitri I.; de Oliveira J.; de Oliveira Franco D.; de Palma F.; de Souza V.; De Vito E.; Del Popolo A.; Deligny O.; Denner N.; Deval L.; di Matteo A.; Dobre M.; Dobrigkeit C.; D’Olivo J.C.; Domingues Mendes L.M.; dos Anjos J.C.; dos Anjos R.C.; 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.; Giammarchi M.; Glombitza J.; Gobbi F.; Gollan F.; Golup G.; Gómez Berisso M.; Gómez Vitale P.F.; Gongora J.P.; González J.M.; González N.; Goos I.; 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Editor

et al.; Institute for Cosmic Ray Research (ICRR) Univeristy of Tokyo; International Union of Pure and Applied Physics (IUPAP); JPS; Nagoya Convention and Visitors Bureau; Nagoya University

Resumen

Descripción

The distribution of aerosols in the atmosphere above cosmic ray fluorescence detectors must be well characterised in order to precisely recover extensive air shower properties such as the calorimetric energy, E, and depth of shower maximum, Xmax. The Pierre Auger Observatory uses two centrally located laser facilities to measure the vertical aerosol optical depth profile (VAOD) every hour. It is assumed that the night with the clearest atmosphere each year is effectively aerosol free and that it is an appropriate reference to set the absolute scale of VAOD throughout that year. We review the successes of this method and its associated sources of systematic uncertainty, then present a new cross-check of measured VAOD using air shower events observed in stereo mode. Special attention is paid to quantifying the uncertainties on this result. As the technique is only sensitive to VAOD bias at a fixed altitude, we combine it with a study of aerosol profiles independently measured using a less-sensitive Raman lidar system. This allows us to derive a complete model of the upper limit on the possible bias in the average measured VAOD, which we attribute primarily to an uncertainty on whether the annual reference nights are completely aerosol free. We formulate a correction for this bias and apply it retroactively to all VAOD measurements, then repeat the analysis of the complete air shower dataset and discuss the small but significant effect of this new correction on E and Xmax. This correction is now fully integrated into the Auger analysis chain. © Copyright owned by the author(s) under the terms of the Creative Commons.

Palabras clave

Atmospheric aerosols, Cosmic ray detectors, Cosmic ray measurement, Depth profiling, Photons, Upper atmosphere, Aerosol optical depths, Air showers, Attenuation measurements, Cosmics, Cross check, Depth-profile, Extensive air showers, Fluorescence detector, Pierre Auger observatory, Uncertainty, Cosmology

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URI

http://hdl.handle.net/11407/8826

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