Depth of maximum of air-shower profiles at the Pierre Auger Observatory. II. Composition implications

Aab, A.; Abreu, P.; Aglietta, M.; Ahn, E.J.; Al Samarai, I.; Albuquerque, I.F.M.; Allekotte, I.; Allen, J.; Allison, P.; Almela, A.; Alvarez Castillo, J.; Alvarez Muñiz, J.; Alves Batista, R.; Ambrosio, M.; Aminaei, A.; Anchordoqui, L.; Andringa, S.; Aramo, C.; Aranda, V.M.; Arqueros, F.; Asorey, H.; Assis, P.; Aublin, J.; Ave, M.; Avenier, M.; Avila, G.; Awal, N.; Badescu, A.M.; Barber, K.B.; Bäuml, J.; Baus, C.; Beatty, J.J.; Becker, K.H.; Bellido, J.A.; Berat, C.; Bertania, M.E.; Bertou, X.; Biermann, P.L.; Billoir, P.; Blaess, S.; Blanco, M.; Bleve, C.; Blümer, H.; Boháčová, M.; Boncioli, D.; Bonifazi, C.; Bonino, R.; Borodai, N.; Brack, J.; Brancus, I.; Bridgeman, A.; Brogueira, P.; Brown, W.C.; Buchholz, P.; Bueno, A.; Buitink, S.; Buscemi, M.; Caballero Mora, K.S.; Caccianiga, B.; Caccianiga, L.; Candusso, M.; Caramete, L.; Caruso, R.; Castellina, A.; Cataldi, G.; Cazon, L.; Cester, R.; Chavez, A.G.; Chiavassa, A.; Chinellato, J.A.; Chudoba, J.; Cilmo, M.; Clay, R.W.; Cocciolo, G.; Colalillo, R.; Coleman, A.; Collica, L.; Coluccia, M.R.; Conceição, R.; Contreras, F.; Cooper, M.J.; Cordier, A.; Coutu, S.; Covault, C.E.; Cronin, J.; Curutiu, A.; Dallier, R.; Daniel, B.; Dasso, S.; Daumiller, K.; Dawson, B.R.; De Almeida, R.M.; De Domenico, M.; De Jong, S.J.; De Mello Neto, J.R.T.; De Mitri, I.; De Oliveira, J.; De Souza, V.; Del Peral, L.; Deligny, O.; Dembinski, H.; Dhital, N.; Di Giulio, C.; Di Matteo, A.; Diaz, J.C.; Díaz Castro, M.L.; Diogo, F.; Dobrigkeit, C.; Docters, W.; D'Olivo, J.C.; Dorofeev, A.; Dorosti Hasankiadeh, Q.; Dova, M.T.; Ebr, J.; Engel, R.; Erdmann, M.; Erfani, M.; Escobar, C.O.; Espadanal, J.; Etchegoyen, A.; Facal San Luis, P.; Falcke, H.; Fang, K.; Farrar, G.; Fauth, A.C.; Fazzini, N.; Ferguson, A.P.; Fernandes, M.; Fick, B.; Figueira, J.M.; Filevich, A.; Filipčič, A.; Fox, B.D.; Fratu, O.; Fröhlich, U.; Fuchs, B.; Fuji, T.; Gaior, R.; García, B.; Garcia Roca, S.T.; Garcia Gamez, D.; Garcia Pinto, D.; Garilli, G.; Gascon Bravo, A.; Gate, F.; Gemmeke, H.; Ghia, P.L.; Giaccari, U.; Giammarchi, M.; Giller, M.; Glaser, C.; Glass, H.; Gómez Berisso, M.; Gómez Vitale, P.F.; Gonçalves, P.; Gonzalez, J.G.; González, N.; Gookin, B.; Gordon, J.; Gorgi, A.; Gorham, P.; Gouffon, P.; Grebe, S.; Griffith, N.; Grillo, A.F.; Grubb, T.D.; Guarino, F.; Guedes, G.P.; Hampel, M.R.; Hansen, P.; Harari, D.; Harrison, T.A.; Hartmann, S.; Harton, J.L.; Haungs, A.; Hebbeker, T.; Heck, D.; Heimann, P.; Herve, A.E.; Hill, G.C.; Hojvat, C.; Hollon, N.; Holt, E.; Homola, P.; Hörandel, J.R.; Horvath, P.; Hrabovský, M.; Huber, D.; Huege, T.; Insolia, A.; Isar, P.G.; Jandt, I.; Jansen, S.; Jarne, C.; Josebachuili, M.; Kääpä, A.; Kambeitz, O.; Kampert, K.H.; Kasper, P.; Katkov, I.; Kégl, B.; Keilhauer, B.; Keivani, A.; Kemp, E.; Kieckhafer, R.M.; Klages, H.O.; Kleifges, M.; Kleinfeller, J.; Krause, R.; Krohm, N.; Krömer, O.; Kruppke Hansen, D.; Kuempel, D.; Kunka, N.; Lahurd, D.; Latronico, L.; Lauer, R.; Lauscher, M.; Lautridou, P.; Le Coz, S.; Leão, M.S.A.B.; Lebrun, D.; Lebrun, P.; Leigui De Oliveira, M.A.; Letessier Selvon, A.; Lhenry Yvon, I.; Link, K.; López, R.; Lopez Agüera, A.; Louedec, K.; Lozano Bahilo, J.; Lu, L.; Lucero, A.; Ludwig, M.; Malacari, M.; Maldera, S.; Mallamaci, M.; Maller, J.; Mandat, D.; Mantsch, P.; Mariazzi, A.G.; Marin, V.; Mariş, I.C.; Marsella, G.; Martello, D.; Martin, L.; Martinez, H.; Martínez Bravo, O.; Martraire, D.; Masías Meza, J.J.; Mathes, H.J.; Mathys, S.; Matthews, J.; Matthews, J.A.J.; Matthiae, G.; Maurel, D.; Maurizio, D.; Mayotte, E.; Mazur, P.O.; Medina, C.; Medina Tanco, G.; Meissner, R.; Melissas, M.; Melo, D.; Menshikov, A.; Messina, S.; Meyhandan, R.; Mićanović, S.; Micheletti, M.I.; Middendorf, L.; Minaya, I.A.; Miramonti, L.; Mitrica, B.; Molina Bueno, L.; Mollerach, S.; Monasor, M.; Monnier Ragaigne, D.; Montanet, F.; Morello, C.; Mostafá, M.; Moura, C.A.; Muller, M.A.; Müller, G.; Müller, S.; Münchmeyer, M.; Mussa, R.; Navarra, G.; Navas, S.; Necesal, P.; Nellen, L.; Nelles, A.; Neuser, J.; Nguyen, P.; Niechciol, M.; Niemietz, L.; Niggemann, T.; Nitz, D.; Nosek, D.; Novotny, V.; Nožka, L.; Ochilo, L.; Olinto, A.; Oliveira, M.; Pacheco, N.; Pakk Selmi Dei, D.; Palatka, M.; Pallotta, J.; Palmieri, N.; Papenbreer, P.; Parente, G.; Parra, A.; Paul, T.; Pech, M.; P©kala, J.; Pelayo, R.; Pepe, I.M.; Perrone, L.; Petermann, E.; Peters, C.; Petrera, S.; Petrov, Y.; Phuntsok, J.; Piegaia, R.; Pierog, T.; Pieroni, P.; Pimenta, M.; Pirronello, V.; Platino, M.; Plum, M.; Porcelli, A.; Porowski, C.; Prado, R.R.; Privitera, P.; Prouza, M.; Purrello, V.; Quel, E.J.; Querchfeld, S.; Quinn, S.; Rautenberg, J.; Ravel, O.; Ravignani, D.; Revenu, B.; Ridky, J.; Riggi, S.; Risse, M.; Ristori, P.; Rizi, V.; Rodrigues De Carvalho, W.; Rodriguez Cabo, I.; Rodriguez Fernandez, G.; Rodriguez Rojo, J.; Rodríguez Frías, M.D.; Rogozin, D.; Ros, G.; Rosado, J.; Rossler, T.; Roth, M.; Roulet, E.; Rovero, A.C.; Saffi, S.J.; Saftoiu, A.; Salamida, F.; Salazar, H.; Saleh, A.; Salesa Greus, F.; Salina, G.; Sánchez, F.; Sanchez Lucas, P.; Santo, C.E.; Santos, E.; Santos, E.M.; Sarazin, F.; Sarkar, B.; Sarmento, R.; Sato, R.; Scharf, N.; Scherini, V.; Schieler, H.; Schiffer, P.; Schmidt, D.; Scholten, O.; Schoorlemmer, H.; Schovánek, P.; Schulz, A.; Schulz, J.; Schumacher, J.; Sciutto, S.J.; Segreto, A.; Settimo, M.; Shadkam, A.; Shellard, R.C.; Sidelnik, I.; Sigl, G.; Sima, O.; ͆miałkowski, A.; Šmída, R.; Snow, G.R.; Sommers, P.; Sorokin, J.; Squartini, R.; Srivastava, Y.N.; Stanič, S.; Stapleton, J.; Stasielak, J.; Stephan, M.; Stutz, A.; Suarez, F.; Suomijärvi, T.; Supanitsky, A.D.; Sutherland, M.S.; Swain, J.; Szadkowski, Z.; Szuba, M.; Taborda, O.A.; Tapia, A.; Tartare, M.; Tepe, A.; Theodoro, V.M.; Timmermans, C.; Todero Peixoto, C.J.; Toma, G.; Tomankova, L.; Tomé, B.; Tonachini, A.; Torralba Elipe, G.; Torres Machado, D.; Travnicek, P.; Trovato, E.; Tueros, M.; Ulrich, R.; Unger, M.; Urban, M.; Valdés Galicia, J.F.; Valiño, I.; Valore, L.; Van Aar, G.; Van Bodegom, P.; Van Den Berg, A.M.; Van Velzen, S.; Van Vliet, A.; Varela, E.; Vargas Cárdenas, B.; Varner, G.; Vázquez, J.R.; Vázquez, R.A.; Veberič, D.; Verzi, V.; Vicha, J.; Videla, M.; Villaseñor, L.; Vlcek, B.; Vorobiov, S.; Wahlberg, H.; Wainberg, O.; Walz, D.; Watson, A.A.; Weber, M.; Weidenhaupt, K.; Weindl, A.; Werner, F.; Widom, A.; Wiencke, L.; Wilczyńska, B.; Wilczyński, H.; Will, M.; Williams, C.; Winchen, T.; Wittkowski, D.; Wundheiler, B.; Wykes, S.; Yamamoto, T.; Yapici, T.; Yuan, G.; Yushkov, A.; Zamorano, B.; Zas, E.; Zavrtanik, D.; Zavrtanik, M.; Zaw, I.; Zepeda, A.; Zhou, J.; Zhu, Y.; Zimbres Silva, M.; Ziolkowski, M.; Zuccarello, F.

doi:10.1103/PhysRevD.90.122006

Using the data taken at the Pierre Auger Observatory between December 2004 and December 2012, we have examined the implications of the distributions of depths of atmospheric shower maximum (Xmax), using a hybrid technique, for composition and hadronic interaction models. We do this by fitting the distributions with predictions from a variety of hadronic interaction models for variations in the composition of the primary cosmic rays and examining the quality of the fit. Regardless of what interaction model is assumed, we find that our data are not well described by a mix of protons and iron nuclei over most of the energy range. Acceptable fits can be obtained when intermediate masses are included, and when this is done consistent results for the proton and iron-nuclei contributions can be found using the available models. We observe a strong energy dependence of the resulting proton fractions, and find no support from any of the models for a significant contribution from iron nuclei. However, we also observe a significant disagreement between the models with respect to the relative contributions of the intermediate components.

Depth of maximum of air-shower profiles at the Pierre Auger Observatory. II. Composition implications / A. Aab, P. Abreu, M. Aglietta, E.J. Ahn, I. Al Samarai, I.F.M. Albuquerque, I. Allekotte, J. Allen, P. Allison, A. Almela, J. Alvarez Castillo, J. Alvarez Muñiz, R. Alves Batista, M. Ambrosio, A. Aminaei, L. Anchordoqui, S. Andringa, C. Aramo, V.M. Aranda, F. Arqueros, H. Asorey, P. Assis, J. Aublin, M. Ave, M. Avenier, G. Avila, N. Awal, A.M. Badescu, K.B. Barber, J. Bäuml, C. Baus, J.J. Beatty, K.H. Becker, J.A. Bellido, C. Berat, M.E. Bertania, X. Bertou, P.L. Biermann, P. Billoir, S. Blaess, M. Blanco, C. Bleve, H. Blümer, M. Boháčová, D. Boncioli, C. Bonifazi, R. Bonino, N. Borodai, J. Brack, I. Brancus, A. Bridgeman, P. Brogueira, W.C. Brown, P. Buchholz, A. Bueno, S. Buitink, M. Buscemi, K.S. Caballero Mora, B. Caccianiga, L. Caccianiga, M. Candusso, L. Caramete, R. Caruso, A. Castellina, G. Cataldi, L. Cazon, R. Cester, A.G. Chavez, A. Chiavassa, J.A. Chinellato, J. Chudoba, M. Cilmo, R.W. Clay, G. Cocciolo, R. Colalillo, A. Coleman, L. Collica, M.R. Coluccia, R. Conceição, F. Contreras, M.J. Cooper, A. Cordier, S. Coutu, C.E. Covault, J. Cronin, A. Curutiu, R. Dallier, B. Daniel, S. Dasso, K. Daumiller, B.R. Dawson, R.M. De Almeida, M. De Domenico, S.J. De Jong, J.R.T. De Mello Neto, I. De Mitri, J. De Oliveira, V. De Souza, L. Del Peral, O. Deligny, H. Dembinski, N. Dhital, C. Di Giulio, A. Di Matteo, J.C. Diaz, M.L. Díaz Castro, F. Diogo, C. Dobrigkeit, W. Docters, J.C. D'Olivo, A. Dorofeev, Q. Dorosti Hasankiadeh, M.T. Dova, J. Ebr, R. Engel, M. Erdmann, M. Erfani, C.O. Escobar, J. Espadanal, A. Etchegoyen, P. Facal San Luis, H. Falcke, K. Fang, G. Farrar, A.C. Fauth, N. Fazzini, A.P. Ferguson, M. Fernandes, B. Fick, J.M. Figueira, A. Filevich, A. Filipčič, B.D. Fox, O. Fratu, U. Fröhlich, B. Fuchs, T. Fuji, R. Gaior, B. García, S.T. Garcia Roca, D. Garcia Gamez, D. Garcia Pinto, G. Garilli, A. Gascon Bravo, F. Gate, H. Gemmeke, P.L. Ghia, U. Giaccari, M. Giammarchi, M. Giller, C. Glaser, H. Glass, M. Gómez Berisso, P.F. Gómez Vitale, P. Gonçalves, J.G. Gonzalez, N. González, B. Gookin, J. Gordon, A. Gorgi, P. Gorham, P. Gouffon, S. Grebe, N. Griffith, A.F. Grillo, T.D. Grubb, F. Guarino, G.P. Guedes, M.R. Hampel, P. Hansen, D. Harari, T.A. Harrison, S. Hartmann, J.L. Harton, A. Haungs, T. Hebbeker, D. Heck, P. Heimann, A.E. Herve, G.C. Hill, C. Hojvat, N. Hollon, E. Holt, P. Homola, J.R. Hörandel, P. Horvath, M. Hrabovský, D. Huber, T. Huege, A. Insolia, P.G. Isar, I. Jandt, S. Jansen, C. Jarne, M. Josebachuili, A. Kääpä, O. Kambeitz, K.H. Kampert, P. Kasper, I. Katkov, B. Kégl, B. Keilhauer, A. Keivani, E. Kemp, R.M. Kieckhafer, H.O. Klages, M. Kleifges, J. Kleinfeller, R. Krause, N. Krohm, O. Krömer, D. Kruppke Hansen, D. Kuempel, N. Kunka, D. Lahurd, L. Latronico, R. Lauer, M. Lauscher, P. Lautridou, S. Le Coz, M.S.A.B. Leão, D. Lebrun, P. Lebrun, M.A. Leigui De Oliveira, A. Letessier Selvon, I. Lhenry Yvon, K. Link, R. López, A. Lopez Agüera, K. Louedec, J. Lozano Bahilo, L. Lu, A. Lucero, M. Ludwig, M. Malacari, S. Maldera, M. Mallamaci, J. Maller, D. Mandat, P. Mantsch, A.G. Mariazzi, V. Marin, I.C. Mariş, G. Marsella, D. Martello, L. Martin, H. Martinez, O. Martínez Bravo, D. Martraire, J.J. Masías Meza, H.J. Mathes, S. Mathys, J. Matthews, J.A.J. Matthews, G. Matthiae, D. Maurel, D. Maurizio, E. Mayotte, P.O. Mazur, C. Medina, G. Medina Tanco, R. Meissner, M. Melissas, D. Melo, A. Menshikov, S. Messina, R. Meyhandan, S. Mićanović, M.I. Micheletti, L. Middendorf, I.A. Minaya, L. Miramonti, B. Mitrica, L. Molina Bueno, S. Mollerach, M. Monasor, D. Monnier Ragaigne, F. Montanet, C. Morello, M. Mostafá, C.A. Moura, M.A. Muller, G. Müller, S. Müller, M. Münchmeyer, R. Mussa, G. Navarra, S. Navas, P. Necesal, L. Nellen, A. Nelles, J. Neuser, P. Nguyen, M. Niechciol, L. Niemietz, T. Niggemann, D. Nitz, D. Nosek, V. Novotny, L. Nožka, L. Ochilo, A. Olinto, M. Oliveira, N. Pacheco, D. Pakk Selmi Dei, M. Palatka, J. Pallotta, N. Palmieri, P. Papenbreer, G. Parente, A. Parra, T. Paul, M. Pech, J. P©kala, R. Pelayo, I.M. Pepe, L. Perrone, E. Petermann, C. Peters, S. Petrera, Y. Petrov, J. Phuntsok, R. Piegaia, T. Pierog, P. Pieroni, M. Pimenta, V. Pirronello, M. Platino, M. Plum, A. Porcelli, C. Porowski, R.R. Prado, P. Privitera, M. Prouza, V. Purrello, E.J. Quel, S. Querchfeld, S. Quinn, J. Rautenberg, O. Ravel, D. Ravignani, B. Revenu, J. Ridky, S. Riggi, M. Risse, P. Ristori, V. Rizi, W. Rodrigues De Carvalho, I. Rodriguez Cabo, G. Rodriguez Fernandez, J. Rodriguez Rojo, M.D. Rodríguez Frías, D. Rogozin, G. Ros, J. Rosado, T. Rossler, M. Roth, E. Roulet, A.C. Rovero, S.J. Saffi, A. Saftoiu, F. Salamida, H. Salazar, A. Saleh, F. Salesa Greus, G. Salina, F. Sánchez, P. Sanchez Lucas, C.E. Santo, E. Santos, E.M. Santos, F. Sarazin, B. Sarkar, R. Sarmento, R. Sato, N. Scharf, V. Scherini, H. Schieler, P. Schiffer, D. Schmidt, O. Scholten, H. Schoorlemmer, P. Schovánek, A. Schulz, J. Schulz, J. Schumacher, S.J. Sciutto, A. Segreto, M. Settimo, A. Shadkam, R.C. Shellard, I. Sidelnik, G. Sigl, O. Sima, A. ͆miałkowski, R. Šmída, G.R. Snow, P. Sommers, J. Sorokin, R. Squartini, Y.N. Srivastava, S. Stanič, J. Stapleton, J. Stasielak, M. Stephan, A. Stutz, F. Suarez, T. Suomijärvi, A.D. Supanitsky, M.S. Sutherland, J. Swain, Z. Szadkowski, M. Szuba, O.A. Taborda, A. Tapia, M. Tartare, A. Tepe, V.M. Theodoro, C. Timmermans, C.J. Todero Peixoto, G. Toma, L. Tomankova, B. Tomé, A. Tonachini, G. Torralba Elipe, D. Torres Machado, P. Travnicek, E. Trovato, M. Tueros, R. Ulrich, M. Unger, M. Urban, J.F. Valdés Galicia, I. Valiño, L. Valore, G. Van Aar, P. Van Bodegom, A.M. Van Den Berg, S. Van Velzen, A. Van Vliet, E. Varela, B. Vargas Cárdenas, G. Varner, J.R. Vázquez, R.A. Vázquez, D. Veberič, V. Verzi, J. Vicha, M. Videla, L. Villaseñor, B. Vlcek, S. Vorobiov, H. Wahlberg, O. Wainberg, D. Walz, A.A. Watson, M. Weber, K. Weidenhaupt, A. Weindl, F. Werner, A. Widom, L. Wiencke, B. Wilczyńska, H. Wilczyński, M. Will, C. Williams, T. Winchen, D. Wittkowski, B. Wundheiler, S. Wykes, T. Yamamoto, T. Yapici, 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, F. Zuccarello. - In: PHYSICAL REVIEW D, PARTICLES, FIELDS, GRAVITATION, AND COSMOLOGY. - ISSN 1550-7998. - 90:12(2014), pp. 122006.1-122006.12. [10.1103/PhysRevD.90.122006]

Depth of maximum of air-shower profiles at the Pierre Auger Observatory. II. Composition implications

A. Aab;P. Abreu;M. Aglietta;E. J. Ahn;I. Al Samarai;I. F. M. Albuquerque;I. Allekotte;J. Allen;P. Allison;A. Almela;J. Alvarez Castillo;J. Alvarez Muñiz;R. Alves Batista;M. Ambrosio;A. Aminaei;L. Anchordoqui;S. Andringa;C. Aramo;V. M. Aranda;F. Arqueros;H. Asorey;P. Assis;J. Aublin;M. Ave;M. Avenier;G. Avila;N. Awal;A. M. Badescu;K. B. Barber;J. Bäuml;C. Baus;J. J. Beatty;K. H. Becker;J. A. Bellido;C. Berat;M. E. Bertania;X. Bertou;P. L. Biermann;P. Billoir;S. Blaess;M. Blanco;C. Bleve;H. Blümer;M. Boháčová;D. Boncioli;C. Bonifazi;R. Bonino;N. Borodai;J. Brack;I. Brancus;A. Bridgeman;P. Brogueira;W. C. Brown;P. Buchholz;A. Bueno;S. Buitink;M. Buscemi;K. S. Caballero Mora;B. Caccianiga;L. Caccianiga;M. Candusso;L. Caramete;R. Caruso;A. Castellina;G. Cataldi;L. Cazon;R. Cester;A. G. Chavez;A. Chiavassa;J. A. Chinellato;J. Chudoba;M. Cilmo;R. W. Clay;G. Cocciolo;R. Colalillo;A. Coleman;L. Collica;M. R. Coluccia;R. Conceição;F. Contreras;M. J. Cooper;A. Cordier;S. Coutu;C. E. Covault;J. Cronin;A. Curutiu;R. Dallier;B. Daniel;S. Dasso;K. Daumiller;B. R. Dawson;R. M. De Almeida;M. De Domenico;S. J. De Jong;J. R. T. De Mello Neto;I. De Mitri;J. De Oliveira;V. De Souza;L. Del Peral;O. Deligny;H. Dembinski;N. Dhital;C. Di Giulio;A. Di Matteo;J. C. Diaz;M. L. Díaz Castro;F. Diogo;C. Dobrigkeit;W. Docters;J. C. D'Olivo;A. Dorofeev;Q. Dorosti Hasankiadeh;M. T. Dova;J. Ebr;R. Engel;M. Erdmann;M. Erfani;C. O. Escobar;J. Espadanal;A. Etchegoyen;P. Facal San Luis;H. Falcke;K. Fang;G. Farrar;A. C. Fauth;N. Fazzini;A. P. Ferguson;M. Fernandes;B. Fick;J. M. Figueira;A. Filevich;A. Filipčič;B. D. Fox;O. Fratu;U. Fröhlich;B. Fuchs;T. Fuji;R. Gaior;B. García;S. T. Garcia Roca;D. Garcia Gamez;D. Garcia Pinto;G. Garilli;A. Gascon Bravo;F. Gate;H. Gemmeke;P. L. Ghia;U. Giaccari;M. Giammarchi;M. Giller;C. Glaser;H. Glass;M. Gómez Berisso;P. F. Gómez Vitale;P. Gonçalves;J. G. Gonzalez;N. González;B. Gookin;J. Gordon;A. Gorgi;P. Gorham;P. Gouffon;S. Grebe;N. Griffith;A. F. Grillo;T. D. Grubb;F. Guarino;G. P. Guedes;M. R. Hampel;P. Hansen;D. Harari;T. A. Harrison;S. Hartmann;J. L. Harton;A. Haungs;T. Hebbeker;D. Heck;P. Heimann;A. E. Herve;G. C. Hill;C. Hojvat;N. Hollon;E. Holt;P. Homola;J. R. Hörandel;P. Horvath;M. Hrabovský;D. Huber;T. Huege;A. Insolia;P. G. Isar;I. Jandt;S. Jansen;C. Jarne;M. Josebachuili;A. Kääpä;O. Kambeitz;K. H. Kampert;P. Kasper;I. Katkov;B. Kégl;B. Keilhauer;A. Keivani;E. Kemp;R. M. Kieckhafer;H. O. Klages;M. Kleifges;J. Kleinfeller;R. Krause;N. Krohm;O. Krömer;D. Kruppke Hansen;D. Kuempel;N. Kunka;D. Lahurd;L. Latronico;R. Lauer;M. Lauscher;P. Lautridou;S. Le Coz;M. S. A. B. Leão;D. Lebrun;P. Lebrun;M. A. Leigui De Oliveira;A. Letessier Selvon;I. Lhenry Yvon;K. Link;R. López;A. Lopez Agüera;K. Louedec;J. Lozano Bahilo;L. Lu;A. Lucero;M. Ludwig;M. Malacari;S. Maldera;M. Mallamaci;J. Maller;D. Mandat;P. Mantsch;A. G. Mariazzi;V. Marin;I. C. Mariş;G. Marsella;D. Martello;L. Martin;H. Martinez;O. Martínez Bravo;D. Martraire;J. J. Masías Meza;H. J. Mathes;S. Mathys;J. Matthews;J. A. J. Matthews;G. Matthiae;D. Maurel;D. Maurizio;E. Mayotte;P. O. Mazur;C. Medina;G. Medina Tanco;R. Meissner;M. Melissas;D. Melo;A. Menshikov;S. Messina;R. Meyhandan;S. Mićanović;M. I. Micheletti;L. Middendorf;I. A. Minaya;L. Miramonti;B. Mitrica;L. Molina Bueno;S. Mollerach;M. Monasor;D. Monnier Ragaigne;F. Montanet;C. Morello;M. Mostafá;C. A. Moura;M. A. Muller;G. Müller;S. Müller;M. Münchmeyer;R. Mussa;G. Navarra;S. Navas;P. Necesal;L. Nellen;A. Nelles;J. Neuser;P. Nguyen;M. Niechciol;L. Niemietz;T. Niggemann;D. Nitz;D. Nosek;V. Novotny;L. Nožka;L. Ochilo;A. Olinto;M. Oliveira;N. Pacheco;D. Pakk Selmi Dei;M. Palatka;J. Pallotta;N. Palmieri;P. Papenbreer;G. Parente;A. Parra;T. Paul;M. Pech;J. P©kala;R. Pelayo;I. M. Pepe;L. Perrone;E. Petermann;C. Peters;S. Petrera;Y. Petrov;J. Phuntsok;R. Piegaia;T. Pierog;P. Pieroni;M. Pimenta;V. Pirronello;M. Platino;M. Plum;A. Porcelli;C. Porowski;R. R. Prado;P. Privitera;M. Prouza;V. Purrello;E. J. Quel;S. Querchfeld;S. Quinn;J. Rautenberg;O. Ravel;D. Ravignani;B. Revenu;J. Ridky;S. Riggi;M. Risse;P. Ristori;V. Rizi;W. Rodrigues De Carvalho;I. Rodriguez Cabo;G. Rodriguez Fernandez;J. Rodriguez Rojo;M. D. Rodríguez Frías;D. Rogozin;G. Ros;J. Rosado;T. Rossler;M. Roth;E. Roulet;A. C. Rovero;S. J. Saffi;A. Saftoiu;F. Salamida;H. Salazar;A. Saleh;F. Salesa Greus;G. Salina;F. Sánchez;P. Sanchez Lucas;C. E. Santo;E. Santos;E. M. Santos;F. Sarazin;B. Sarkar;R. Sarmento;R. Sato;N. Scharf;V. Scherini;H. Schieler;P. Schiffer;D. Schmidt;O. Scholten;H. Schoorlemmer;P. Schovánek;A. Schulz;J. Schulz;J. Schumacher;S. J. Sciutto;A. Segreto;M. Settimo;A. Shadkam;R. C. Shellard;I. Sidelnik;G. Sigl;O. Sima;A. ͆miałkowski;R. Šmída;G. R. Snow;P. Sommers;J. Sorokin;R. Squartini;Y. N. Srivastava;S. Stanič;J. Stapleton;J. Stasielak;M. Stephan;A. Stutz;F. Suarez;T. Suomijärvi;A. D. Supanitsky;M. S. Sutherland;J. Swain;Z. Szadkowski;M. Szuba;O. A. Taborda;A. Tapia;M. Tartare;A. Tepe;V. M. Theodoro;C. 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2014

Abstract

Using the data taken at the Pierre Auger Observatory between December 2004 and December 2012, we have examined the implications of the distributions of depths of atmospheric shower maximum (Xmax), using a hybrid technique, for composition and hadronic interaction models. We do this by fitting the distributions with predictions from a variety of hadronic interaction models for variations in the composition of the primary cosmic rays and examining the quality of the fit. Regardless of what interaction model is assumed, we find that our data are not well described by a mix of protons and iron nuclei over most of the energy range. Acceptable fits can be obtained when intermediate masses are included, and when this is done consistent results for the proton and iron-nuclei contributions can be found using the available models. We observe a strong energy dependence of the resulting proton fractions, and find no support from any of the models for a significant contribution from iron nuclei. However, we also observe a significant disagreement between the models with respect to the relative contributions of the intermediate components.

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	Parole chiave
	
			cosmic-rays; simulation
		
	Settori scientifico-disciplinari dell'articolo
	
			Settore FIS/01 - Fisica Sperimentale
Settore FIS/04 - Fisica Nucleare e Subnucleare
Settore FIS/05 - Astronomia e Astrofisica
		
	Data di pubblicazione
	
			2014
		
	Rivista in ANCE
	
			PHYSICAL REVIEW D, PARTICLES, FIELDS, GRAVITATION, AND COSMOLOGY
		
	DOI
	
			https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevD.90.122006
		
	Tipologia
	
			Article (author)
		
	Appare nelle tipologie:
	
			01 - Articolo su periodico

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