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. 2024 Jan 12;132(2):021001.
doi: 10.1103/PhysRevLett.132.021001.

Demonstrating Agreement between Radio and Fluorescence Measurements of the Depth of Maximum of Extensive Air Showers at the Pierre Auger Observatory

A Abdul Halim  1 P Abreu  2 M Aglietta  3   4 I Allekotte  5 K Almeida Cheminant  6 A Almela  7   8 R Aloisio  9   10 J Alvarez-Muñiz  11 J Ammerman Yebra  11 G A Anastasi  3   4 L Anchordoqui  12 B Andrada  7 S Andringa  2 Anukriti  13 L Apollonio  14   15 C Aramo  16 P R Araújo Ferreira  17 E Arnone  3   18 J C Arteaga Velázquez  19 P Assis  2 G Avila  20 E Avocone  10   21 A Bakalova  22 F Barbato  9   10 A Bartz Mocellin  23 J A Bellido  1   24 C Berat  25 M E Bertaina  3   18 G Bhatta  6 M Bianciotto  3   18 P L Biermann  5   26   27   28   29   30   7   31   32   33   20   8   1   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   22   53   54   55   25   56   57   58   59   60   17   61   62   9   10   63   64   14   16   65   3   66   4   67   68   21   69   15   70   71   72   18   73   74   75   19   76   24   6   77   2   78   79   13   80   81   11   82   83   84   85   86   23   12   87   88   89   90   91 V Binet  29 K Bismark  7   58 T Bister  82   83 J Biteau  56 J Blazek  22 C Bleve  25 J Blümer  60 M Boháčová  22 D Boncioli  10   21 C Bonifazi  31   47 L Bonneau Arbeletche  42 N Borodai  6 J Brack  5   26   27   28   29   30   7   31   32   33   20   8   1   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   22   53   54   55   25   56   57   58   59   60   17   61   62   9   10   63   64   14   16   65   3   66   4   67   68   21   69   15   70   71   72   18   73   74   75   19   76   24   6   77   2   78   79   13   80   81   11   82   83   84   85   86   23   12   87   88   89   90   91 P G Brichetto Orchera  7 F L Briechle  17 A Bueno  81 S Buitink  35 M Buscemi  63   71 M Büsken  7   58 A Bwembya  82   83 K S Caballero-Mora  75 S Cabana-Freire  11 L Caccianiga  14   15 R Caruso  63   69 A Castellina  3   4 F Catalani  39 G Cataldi  64 L Cazon  11 M Cerda  33 A Cermenati  9   10 J A Chinellato  42 J Chudoba  22 L Chytka  53 R W Clay  1 A C Cobos Cerutti  30 R Colalillo  16   70 A Coleman  90 M R Coluccia  64 R Conceição  2 A Condorelli  56 G Consolati  14   67 M Conte  64   68 F Convenga  10   21 D Correia Dos Santos  49 P J Costa  2 C E Covault  86 M Cristinziani  62 C S Cruz Sanchez  27 S Dasso  26   28 K Daumiller  60 B R Dawson  1 R M de Almeida  49 J de Jesús  7   60 S J de Jong  82   83 J R T de Mello Neto  47   48 I De Mitri  9   10 J de Oliveira  38 D de Oliveira Franco  42 F de Palma  64   68 V de Souza  40 B P de Souza de Errico  47 E De Vito  64   68 A Del Popolo  63   69 O Deligny  54 N Denner  22 L Deval  7   60 A di Matteo  3 M Dobre  78 C Dobrigkeit  42 J C D'Olivo  76 L M Domingues Mendes  2 Q Dorosti  62 J C Dos Anjos  36 R C Dos Anjos  46 J Ebr  22 F Ellwanger  60 M Emam  82   83 R Engel  58   60 I Epicoco  64   68 M Erdmann  17 A Etchegoyen  7   8 C Evoli  9   10 H Falcke  82   83   84 J Farmer  89 G Farrar  88 A C Fauth  42 N Fazzini  5   26   27   28   29   30   7   31   32   33   20   8   1   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   22   53   54   55   25   56   57   58   59   60   17   61   62   9   10   63   64   14   16   65   3   66   4   67   68   21   69   15   70   71   72   18   73   74   75   19   76   24   6   77   2   78   79   13   80   81   11   82   83   84   85   86   23   12   87   88   89   90   91 F Feldbusch  59 F Fenu  60 A Fernandes  2 B Fick  87 J M Figueira  7 A Filipčič  13   80 T Fitoussi  60 B Flaggs  90 T Fodran  82 T Fujii  89 A Fuster  7   8 C Galea  82 C Galelli  14   15 B García  30 C Gaudu  57 H Gemmeke  59 F Gesualdi  7   60 A Gherghel-Lascu  78 P L Ghia  54 U Giaccari  64 J Glombitza  17 F Gobbi  33 F Gollan  7 G Golup  5 M Gómez Berisso  5 P F Gómez Vitale  20 J P Gongora  20 J M González  5 N González  7 I Goos  5 D Góra  6 A Gorgi  3   4 M Gottowik  11 T D Grubb  1 F Guarino  16   70 G P Guedes  43 E Guido  62 L Gülzow  60 S Hahn  58 P Hamal  22 M R Hampel  7 P Hansen  27 D Harari  5 V M Harvey  1 A Haungs  60 T Hebbeker  17 C Hojvat  5   26   27   28   29   30   7   31   32   33   20   8   1   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   22   53   54   55   25   56   57   58   59   60   17   61   62   9   10   63   64   14   16   65   3   66   4   67   68   21   69   15   70   71   72   18   73   74   75   19   76   24   6   77   2   78   79   13   80   81   11   82   83   84   85   86   23   12   87   88   89   90   91 J R Hörandel  82   83 P Horvath  53 M Hrabovský  53 T Huege  35   60 A Insolia  63   69 P G Isar  79 P Janecek  22 V Jilek  22 J A Johnsen  23 J Jurysek  22 K-H Kampert  57 B Keilhauer  60 A Khakurdikar  82 V V Kizakke Covilakam  7   60 H O Klages  60 M Kleifges  59 F Knapp  58 J Köhler  60 N Kunka  59 B L Lago  37 N Langner  17 M A Leigui de Oliveira  45 Y Lema-Capeans  11 A Letessier-Selvon  55 I Lhenry-Yvon  54 L Lopes  2 L Lu  91 Q Luce  58 J P Lundquist  13 A Machado Payeras  42 M Majercakova  22 D Mandat  22 B C Manning  1 P Mantsch  5   26   27   28   29   30   7   31   32   33   20   8   1   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   22   53   54   55   25   56   57   58   59   60   17   61   62   9   10   63   64   14   16   65   3   66   4   67   68   21   69   15   70   71   72   18   73   74   75   19   76   24   6   77   2   78   79   13   80   81   11   82   83   84   85   86   23   12   87   88   89   90   91 S Marafico  54 F M Mariani  14   15 A G Mariazzi  27 I C Mariş  34 G Marsella  63   71 D Martello  64   68 S Martinelli  7   60 O Martínez Bravo  73 M A Martins  11 H-J Mathes  60 J Matthews  5   26   27   28   29   30   7   31   32   33   20   8   1   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   22   53   54   55   25   56   57   58   59   60   17   61   62   9   10   63   64   14   16   65   3   66   4   67   68   21   69   15   70   71   72   18   73   74   75   19   76   24   6   77   2   78   79   13   80   81   11   82   83   84   85   86   23   12   87   88   89   90   91 G Matthiae  65   72 E Mayotte  57   23 S Mayotte  23 P O Mazur  5   26   27   28   29   30   7   31   32   33   20   8   1   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   22   53   54   55   25   56   57   58   59   60   17   61   62   9   10   63   64   14   16   65   3   66   4   67   68   21   69   15   70   71   72   18   73   74   75   19   76   24   6   77   2   78   79   13   80   81   11   82   83   84   85   86   23   12   87   88   89   90   91 G Medina-Tanco  76 J Meinert  57 D Melo  7 A Menshikov  59 C Merx  60 S Michal  53 M I Micheletti  29 L Miramonti  14   15 S Mollerach  5 F Montanet  25 L Morejon  57 C Morello  3   4 K Mulrey  82   83 R Mussa  3 W M Namasaka  57 S Negi  22 L Nellen  76 K Nguyen  87 G Nicora  32 M Niechciol  62 D Nitz  87 D Nosek  52 V Novotny  52 L Nožka  53 A Nucita  64   68 L A Núñez  51 C Oliveira  40 M Palatka  22 J Pallotta  32 S Panja  22 G Parente  11 T Paulsen  57 J Pawlowsky  57 M Pech  22 J Pękala  6 R Pelayo  74 L A S Pereira  44 E E Pereira Martins  7   58 J Perez Armand  41 C Pérez Bertolli  7   60 L Perrone  64   68 S Petrera  9   10 C Petrucci  10   21 T Pierog  60 M Pimenta  2 M Platino  7 B Pont  82 M Pothast  82   83 M Pourmohammad Shahvar  63   71 P Privitera  89 M Prouza  22 A Puyleart  87 S Querchfeld  57 J Rautenberg  57 D Ravignani  7 J V Reginatto Akim  42 M Reininghaus  58 J Ridky  22 F Riehn  11 M Risse  62 V Rizi  10   21 W Rodrigues de Carvalho  82 E Rodriguez  7   60 J Rodriguez Rojo  20 M J Roncoroni  7 S Rossoni  61 M Roth  60 E Roulet  5 A C Rovero  28 P Ruehl  62 A Saftoiu  78 M Saharan  82 F Salamida  10   21 H Salazar  73 G Salina  65 J D Sanabria Gomez  51 F Sánchez  7 E M Santos  41 E Santos  22 F Sarazin  23 R Sarmento  2 R Sato  20 P Savina  91 C M Schäfer  58 V Scherini  64   68 H Schieler  60 M Schimassek  54 M Schimp  57 D Schmidt  60 O Scholten  35 H Schoorlemmer  82   83 P Schovánek  22 F G Schröder  60   90 J Schulte  17 T Schulz  60 S J Sciutto  27 M Scornavacche  7   60 A Segreto  63   66 S Sehgal  57 S U Shivashankara  13 G Sigl  61 G Silli  7 O Sima  78 K Simkova  35 F Simon  59 R Smau  78 R Šmída  89 P Sommers  5   26   27   28   29   30   7   31   32   33   20   8   1   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   22   53   54   55   25   56   57   58   59   60   17   61   62   9   10   63   64   14   16   65   3   66   4   67   68   21   69   15   70   71   72   18   73   74   75   19   76   24   6   77   2   78   79   13   80   81   11   82   83   84   85   86   23   12   87   88   89   90   91 J F Soriano  12 R Squartini  33 M Stadelmaier  60   14   15 S Stanič  13 J Stasielak  6 P Stassi  25 S Strähnz  58 M Straub  17 T Suomijärvi  56 A D Supanitsky  7 Z Svozilikova  22 Z Szadkowski  77 F Tairli  1 A Tapia  50 C Taricco  3   18 C Timmermans  82   83 O Tkachenko  60 P Tobiska  22 C J Todero Peixoto  39 B Tomé  2 Z Torrès  25 A Travaini  33 P Travnicek  22 C Trimarelli  10   21 M Tueros  27 M Unger  60 L Vaclavek  53 M Vacula  53 J F Valdés Galicia  76 L Valore  16   70 E Varela  73 A Vásquez-Ramírez  51 D Veberič  60 C Ventura  48 I D Vergara Quispe  27 V Verzi  65 J Vicha  22 J Vink  85 S Vorobiov  13 C Watanabe  47 A A Watson  5   26   27   28   29   30   7   31   32   33   20   8   1   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   22   53   54   55   25   56   57   58   59   60   17   61   62   9   10   63   64   14   16   65   3   66   4   67   68   21   69   15   70   71   72   18   73   74   75   19   76   24   6   77   2   78   79   13   80   81   11   82   83   84   85   86   23   12   87   88   89   90   91 A Weindl  60 L Wiencke  23 H Wilczyński  6 D Wittkowski  57 B Wundheiler  7 B Yue  57 A Yushkov  22 O Zapparrata  34 E Zas  11 D Zavrtanik  13   80 M Zavrtanik  13   80 Pierre Auger Collaboration
Affiliations
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Demonstrating Agreement between Radio and Fluorescence Measurements of the Depth of Maximum of Extensive Air Showers at the Pierre Auger Observatory

A Abdul Halim et al. Phys Rev Lett. .
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Abstract

We show, for the first time, radio measurements of the depth of shower maximum (X_{max}) of air showers induced by cosmic rays that are compared to measurements of the established fluorescence method at the same location. Using measurements at the Pierre Auger Observatory we show full compatibility between our radio and the previously published fluorescence dataset, and between a subset of air showers observed simultaneously with both radio and fluorescence techniques, a measurement setup unique to the Pierre Auger Observatory. Furthermore, we show radio X_{max} resolution as a function of energy and demonstrate the ability to make competitive high-resolution X_{max} measurements with even a sparse radio array. With this, we show that the radio technique is capable of cosmic-ray mass composition studies, both at Auger and at other experiments.

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