Constraints on BSM particles from the absence of upward-going air showers in the Pierre Auger Observatory

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Fecha

2024

Autores

Yue B.; 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.; 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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 Fluorescence Detector (FD) of the Pierre Auger Observatory has a large exposure to search for upward-going showers. Constraints have been recently obtained by using 14 years of FD data searching for upward-going showers in the zenith angle range [110◦, 180◦]. In this work, we translate these bounds to upper limits of a possible flux of ultra high energy tau-leptons escaping from the Earth into the atmosphere. Such a mechanism could explain the observation of "anomalous pulses" made by ANITA, that indicated the existence of upward-going air showers with energies above 1017 eV. As tau neutrinos would be absorbed within the Earth at the deduced angles and energies, a flux of upward-going taus could only be resulted from an unknown type of ultra high energy Beyond Standard Model particle penetrating the Earth with little attenuation, and then creating tau-leptons through interactions within a maximum depth of about 50 km before exiting. We test classes of such models in a generic way and determine upper flux limits of ultra high energy BSM particles as a function of their unknown cross section with matter. © Copyright owned by the author(s) under the terms of the Creative Commons.

Palabras clave

Negative ions, Positive ions, Tropics, Upper atmosphere, Air showers, Beyond standard models, Data searching, Energy, Fluorescence detector, Pierre Auger observatory, Tau neutrinos, Ultra-high energies, Upper limits, Zenith angle, Photons

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http://hdl.handle.net/11407/8822

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