Measurement of the Depth of Maximum of Extensive Air Showers above 10^18 eV

Abraham, J.; Abreu, P.; Aglietta, M.; Ahn, E. J.; Allard, D.; Allekotte, I.; Allen, J.; Alvarez-Muniz, J.; Ambrosio, M.; Anchordoqui, L.; Andringa, S.; Anticic, T.; Anzalone, A.; Aramo, C.; Arganda, E.; Arisaka, K.; Arqueros, F.; Asorey, H.; Assis, P.; Aublin, J.; Ave, M.; Avila, G.; Baecker, T.; Badagnani, D.; Balzer, M.; Barber, K. B.; Barbosa, A. F.; Barroso, S. L. C.; Baughman, B.; Bauleo, P.; Beatty, J. J.; Becker, B. R.; Becker, K. H.; Belletoile, A.; Bellido, J. A.; Benzvi, S.; Berat, C.; Bergmann, T.; Bertou, X.; Biermann, P. L.; Billoir, P.; Blanch-Bigas, O.; Blanco, F.; Blanco, M.; Bleve, C.; Bluemer, H.; Bohacova, M.; Boncioli, D.; Bonifazi, C.; Bonino, R.; Borodai, N.; Brack, J.; Brogueira, P.; Brown, W. C.; Bruijn, R.; Buchholz, P.; Bueno, A.; Burton, R. E.; Busca, N. G.; Caballero-Mora, K. S.; Caramete, L.; Caruso, R.; Castellina, A.; Catalano, O.; Cataldi, G.; Cazon, L.; Cester, R.; Chauvin, J.; Chiavassa, A.; Chinellato, J. A.; Chou, A.; Chudoba, J.; Clay, R. W.; Colombo, E.; Coluccia, M. R.; Conceicao, R.; Contreras, F.; Cook, H.; Cooper, M. J.; Coppens, J.; Cordier, A.; Cotti, U.; Coutu, S.; Covault, C. E.; Creusot, A.; Criss, A.; Cronin, J.; Curutiu, A.; Dagoret-Campagne, S.; Dallier, R.; Daumiller, K.; Dawson, B. R.; de Almeida, R. M.; De Domenico, M.; De Donato, C.; de Jong, S. J.; De la Vega, G.; de Mello Junior, W. J. M.; de Mello Neto, J. R. T.; De Mitri, I.; de Souza, V.; de Vries, K. D.; Decerprit, G.; del Peral, L.; Deligny, O.; Della Selva, A.; Delle Fratte, C.; Dembinski, H.; Di Giulio, C.; Diaz, J. C.; Diaz Castro, M. L.; Diep, P. N.; Dobrigkeit, C.; D'Olivo, J. C.; Dong, P. N.; Dorofeev, A.; dos Anjos, J. C.; Dova, M. T.; D'Urso, D.; Dutan, I.; Duvernois, M. A.; Ebr, J.; Engel, R.; Erdmann, M.; Escobar, C. O.; Etchegoyen, A.; Facal San Luis, P.; Falcke, H.; Farrar, G.; Fauth, A. C.; Fazzini, N.; Ferrero, A.; Fick, B.; Filevich, A.; Filipcic, A.; Fleck, I.; Fliescher, S.; Fracchiolla, C. E.; Fraenkel, E. D.; Froehlich, U.; Fulgione, W.; Gamarra, R. F.; Gambetta, S.; Garcia, B.; Garcia Gamez, D.; Garcia-Pinto, D.; Garrido, X.; Gelmini, G.; Gemmeke, H.; Ghia, P. L.; Giaccari, U.; Giller, M.; Glass, H.; de Faire, Ulf; Gold, M. S.; Golup, G.; Gomez Albarracin, F.; Gomez Berisso, M.; Goncalves, P.; Gonzalez, D.; Gonzalez, J. G.; Gora, D.; Gorgi, A.; Gouffon, P.; Gozzini, S. R.; Grashorn, E.; Grebe, S.; Grigat, M.; Grillo, A. F.; Guardincerri, Y.; Guarino, F.; Guedes, G. P.; Hague, J. D.; Halenka, V.; Hansen, P.; Harari, D.; Harmsma, S.; Harton, J. L.; Haungs, A.; Hebbeker, T.; Heck, D.; Herve, A. E.; Hojvat, C.; Holmes, V. C.; Homola, P.; Horandel, J. R.; Horneffer, A.; Hrabovsky, M.; Huege, T.; Hussain, M.; Iarlori, M.; Insolia, A.; Ionita, F.; Italiano, A.; Jiraskova, S.; Kadija, K.; Kaducak, M.; Kampert, K. H.; Karova, T.; Kasper, P.; Kegl, B.; Keilhauer, B.; Keivani, A.; Kelley, J.; Kemp, E.; Kieckhafer, R. M.; Klages, H. O.; Kleifges, M.; Kleinfeller, J.; Knapik, R.; Knapp, J.; Koang, D. -H.; Krieger, A.; Kroemer, O.; Kruppke-Hansen, D.; Kuehn, F.; Kuempel, D.; Kulbartz, K.; Kunka, N.; Kusenko, A.; La Rosa, G.; Lachaud, C.; Lago, B. L.; Lautridou, P.; Leao, M. S. A. B.; Lebrun, D.; Lebrun, P.; Lee, J.; Leigui de Oliveira, M. A.; Lemiere, A.; Letessier-Selvon, A.; Lhenry-Yvon, I.; Lopez, R.; Lopez Agueera, A.; Louedec, K.; Lozano Bahilo, J.; Lucero, A.; Ludwig, M.; Lyberis, H.; Maccarone, M. C.; Macolino, C.; Maldera, S.; Mandat, D.; Mantsch, P.; Mariazzi, A. G.; Marin, V.; Maris, I. C.; Marquez Falcon, H. R.; Marsella, G.; Martello, D.; Martinez Bravo, O.; Mathes, H. J.; Matthews, J.; Matthews, J. A. J.; Matthiae, G.; Maurizio, D.; Mazur, P. O.; Mcewen, M.; Medina-Tanco, G.; Melissas, M.; Melo, D.; Menichetti, E.; Menshikov, A.; Meurer, C.; Micanovic, S.; Micheletti, M. I.; Miller, W.; Miramonti, L.; Mollerach, S.; Monasor, M.; Ragaigne, D. Monnier; Montanet, F.; Morales, B.; Morello, C.; Moreno, E.; Moreno, J. C.; Morris, C.; Mostafa, M.; Mueller, S.; Muller, M. A.; Mussa, R.; Navarra, G.; Navarro, J. L.; Navas, S.; Necesal, P.; Nellen, L.; Nhung, P. T.; Nierstenhoefer, N.; Nitz, D.; Nosek, D.; Nozka, L.; Nyklicek, M.; Oehlschlaeger, J.; Olinto, A.; Oliva, P.; Olmos-Gilbaja, V. M.; Ortiz, M.; Pacheco, N.; Pakk Selmi-Dei, D.; Palatka, M.; Pallotta, J.; Palmieri, N.; Parente, G.; Parizot, E.; Parlati, S.; Parra, A.; Parrisius, J.; Parsons, R. D.; Pastor, S.; Paul, T.; Pavlidou, V.; Payet, K.; Pech, M.; Pekala, J.; Pelayo, R.; Pepe, I. M.; Perrone, L.; Pesce, R.; Petermann, E.; Petrera, S.; Petrinca, P.; Petrolini, A.; Petrov, Y.; Petrovic, J.; Pfendner, C.; Piegaia, R.; Pierog, T.; Pimenta, M.; Pirronello, V.; Platino, M.; Ponce, V. H.; Pontz, M.; Privitera, P.; Prouza, M.; Quel, E. J.; Rautenberg, J.; Ravel, O.; Ravignani, D.; Redondo, A.; Revenu, B.; Rezende, F. A. S.; Ridky, J.; Riggi, S.; Risse, M.; Ristori, P.; Riviere, C.; Rizi, V.; Robledo, C.; Rodriguez, G.; Rodriguez Martino, J.; Rodriguez Rojo, J.; Rodriguez-Cabo, I.; Rodriguez-Frias, M. D.; Ros, G.; Rosado, J.; Rossler, T.; Roth, M.; Rouille-d'Orfeuil, B.; Roulet, E.; Rovero, A. C.; Salamida, F.; Salazar, H.; Salina, G.; Sanchez, F.; Santander, M.; Santo, C. E.; Santos, E.; Santos, E. M.; Sarazin, F.; Sarkar, S.; Sato, R.; Scharf, N.; Scherini, V.; Schieler, H.; Schiffer, P.; Schmidt, A.; Schmidt, F.; Schmidt, T.; Scholten, O.; Schoorlemmer, H.; Schovancova, J.; Schovanek, P.; Schroeder, F.; Schulte, S.; Schuessler, F.; Schuster, D.; Sciutto, S. J.; Scuderi, M.; Segreto, A.; Semikoz, D.; Settimo, M.; Shadkam, A.; Shellard, R. C.; Sidelnik, I.; Siffert, B. B.; Sigl, G.; Smialkowski, A.; Smida, R.; Snow, G. R.; Sommers, P.; Sorokin, J.; Spinka, H.; Squartini, R.; Stasielak, J.; Stephan, M.; Strazzeri, E.; Stutz, A.; Suarez, F.; Suomijarvi, T.; Supanitsky, A. D.; Susa, T.; Sutherland, M. S.; Swain, J.; Szadkowski, Z.; Tamashiro, A.; Tamburro, A.; Tapia, A.; Tarutina, T.; Tascau, O.; Tcaciuc, R.; Tcherniakhovski, D.; Tegolo, D.; Thao, N. T.; Thomas, D.; Tiffenberg, J.; Timmermans, C.; Tkaczyk, W.; Todero Peixoto, C. J.; Tome, B.; Tonachini, A.; Travnicek, P.; Tridapalli, D. B.; Tristram, G.; Trovato, E.; Tueros, M.; Ulrich, R.; Unger, M.; Urban, M.; Valdes Galicia, J. F.; Valino, I.; Valore, L.; van den Berg, A. M.; Vazquez, J. R.; Vazquez, R. A.; Veberic, D.; Venters, T.; Verzi, V.; Videla, M.; Villasenor, L.; Vorobiov, S.; Voyvodic, L.; Wahlberg, H.; Wahrlich, P.; Wainberg, O.; Warner, D.; Watson, A. A.; Westerhoff, S.; Whelan, B. J.; Wieczorek, G.; Wiencke, L.; Wilczynska, B.; Wilczynski, H.; Williams, C.; Winchen, T.; Winnick, M. G.; Wundheiler, B.; Yamamoto, T.; Younk, P.; Yuan, G.; Yushkov, A.; Zas, E.; Zavrtanik, D.; Zavrtanik, M.; Zaw, I.; Zepeda, A.; Ziolkowski, M.

doi:10.1103/PhysRevLett.104.091101

We describe the measurement of the depth of maximum, Xmax , of the longitudinal development of air showers induced by cosmic rays. Almost 4000 events above 10^18 eV observed by the fluorescence detector of the Pierre Auger Observatory in coincidence with at least one surface detector station are selected for the analysis. The average shower maximum was found to evolve with energy at a rate of 106 g/cm2 per decade below 10^18 eV, and 24 g/cm2 =decade above this energy. The measured shower-to-shower fluctuations decrease from about 55 to 26 g/cm2 . The interpretation of these results in terms of the cosmic ray mass composition is briefly discussed.

Measurement of the Depth of Maximum of Extensive Air Showers above 10^18 eV / Abraham, J.; Abreu, P.; Aglietta, M.; Ahn, E. J.; Allard, D.; Allekotte, I.; Allen, J.; Alvarez-Muniz, J.; Ambrosio, M.; Anchordoqui, L.; Andringa, S.; Anticic, T.; Anzalone, A.; Aramo, C.; Arganda, E.; Arisaka, K.; Arqueros, F.; Asorey, H.; Assis, P.; Aublin, J.; Ave, M.; Avila, G.; Baecker, T.; Badagnani, D.; Balzer, M.; Barber, K. B.; Barbosa, A. F.; Barroso, S. L. C.; Baughman, B.; Bauleo, P.; Beatty, J. J.; Becker, B. R.; Becker, K. H.; Belletoile, A.; Bellido, J. A.; Benzvi, S.; Berat, C.; Bergmann, T.; Bertou, X.; Biermann, P. L.; Billoir, P.; Blanch-Bigas, O.; Blanco, F.; Blanco, M.; Bleve, C.; Bluemer, H.; Bohacova, M.; Boncioli, D.; Bonifazi, C.; Bonino, R.; Borodai, N.; Brack, J.; Brogueira, P.; Brown, W. C.; Bruijn, R.; Buchholz, P.; Bueno, A.; Burton, R. E.; Busca, N. G.; Caballero-Mora, K. S.; Caramete, L.; Caruso, R.; Castellina, A.; Catalano, O.; Cataldi, G.; Cazon, L.; Cester, R.; Chauvin, J.; Chiavassa, A.; Chinellato, J. A.; Chou, A.; Chudoba, J.; Clay, R. W.; Colombo, E.; Coluccia, M. R.; Conceicao, R.; Contreras, F.; Cook, H.; Cooper, M. J.; Coppens, J.; Cordier, A.; Cotti, U.; Coutu, S.; Covault, C. E.; Creusot, A.; Criss, A.; Cronin, J.; Curutiu, A.; Dagoret-Campagne, S.; Dallier, R.; Daumiller, K.; Dawson, B. R.; de Almeida, R. M.; De Domenico, M.; De Donato, C.; de Jong, S. J.; De la Vega, G.; de Mello Junior, W. J. M.; de Mello Neto, J. R. T.; De Mitri, I.; de Souza, V.; de Vries, K. D.; Decerprit, G.; del Peral, L.; Deligny, O.; Della Selva, A.; Delle Fratte, C.; Dembinski, H.; Di Giulio, C.; Diaz, J. C.; Diaz Castro, M. L.; Diep, P. N.; Dobrigkeit, C.; D'Olivo, J. C.; Dong, P. N.; Dorofeev, A.; dos Anjos, J. C.; Dova, M. T.; D'Urso, D.; Dutan, I.; Duvernois, M. A.; Ebr, J.; Engel, R.; Erdmann, M.; Escobar, C. O.; Etchegoyen, A.; Facal San Luis, P.; Falcke, H.; Farrar, G.; Fauth, A. C.; Fazzini, N.; Ferrero, A.; Fick, B.; Filevich, A.; Filipcic, A.; Fleck, I.; Fliescher, S.; Fracchiolla, C. E.; Fraenkel, E. D.; Froehlich, U.; Fulgione, W.; Gamarra, R. F.; Gambetta, S.; Garcia, B.; Garcia Gamez, D.; Garcia-Pinto, D.; Garrido, X.; Gelmini, G.; Gemmeke, H.; Ghia, P. L.; Giaccari, U.; Giller, M.; Glass, H.; de Faire, Ulf; Gold, M. S.; Golup, G.; Gomez Albarracin, F.; Gomez Berisso, M.; Goncalves, P.; Gonzalez, D.; Gonzalez, J. G.; Gora, D.; Gorgi, A.; Gouffon, P.; Gozzini, S. R.; Grashorn, E.; Grebe, S.; Grigat, M.; Grillo, A. F.; Guardincerri, Y.; Guarino, F.; Guedes, G. P.; Hague, J. D.; Halenka, V.; Hansen, P.; Harari, D.; Harmsma, S.; Harton, J. L.; Haungs, A.; Hebbeker, T.; Heck, D.; Herve, A. E.; Hojvat, C.; Holmes, V. C.; Homola, P.; Horandel, J. R.; Horneffer, A.; Hrabovsky, M.; Huege, T.; Hussain, M.; Iarlori, M.; Insolia, A.; Ionita, F.; Italiano, A.; Jiraskova, S.; Kadija, K.; Kaducak, M.; Kampert, K. H.; Karova, T.; Kasper, P.; Kegl, B.; Keilhauer, B.; Keivani, A.; Kelley, J.; Kemp, E.; Kieckhafer, R. M.; Klages, H. O.; Kleifges, M.; Kleinfeller, J.; Knapik, R.; Knapp, J.; Koang, D. -H.; Krieger, A.; Kroemer, O.; Kruppke-Hansen, D.; Kuehn, F.; Kuempel, D.; Kulbartz, K.; Kunka, N.; Kusenko, A.; La Rosa, G.; Lachaud, C.; Lago, B. L.; Lautridou, P.; Leao, M. S. A. B.; Lebrun, D.; Lebrun, P.; Lee, J.; Leigui de Oliveira, M. A.; Lemiere, A.; Letessier-Selvon, A.; Lhenry-Yvon, I.; Lopez, R.; Lopez Agueera, A.; Louedec, K.; Lozano Bahilo, J.; Lucero, A.; Ludwig, M.; Lyberis, H.; Maccarone, M. C.; Macolino, C.; Maldera, S.; Mandat, D.; Mantsch, P.; Mariazzi, A. G.; Marin, V.; Maris, I. C.; Marquez Falcon, H. R.; Marsella, G.; Martello, D.; Martinez Bravo, O.; Mathes, H. J.; Matthews, J.; Matthews, J. A. J.; Matthiae, G.; Maurizio, D.; Mazur, P. O.; Mcewen, M.; Medina-Tanco, G.; Melissas, M.; Melo, D.; Menichetti, E.; Menshikov, A.; Meurer, C.; Micanovic, S.; Micheletti, M. I.; Miller, W.; Miramonti, L.; Mollerach, S.; Monasor, M.; Ragaigne, D. Monnier; Montanet, F.; Morales, B.; Morello, C.; Moreno, E.; Moreno, J. C.; Morris, C.; Mostafa, M.; Mueller, S.; Muller, M. A.; Mussa, R.; Navarra, G.; Navarro, J. L.; Navas, S.; Necesal, P.; Nellen, L.; Nhung, P. T.; Nierstenhoefer, N.; Nitz, D.; Nosek, D.; Nozka, L.; Nyklicek, M.; Oehlschlaeger, J.; Olinto, A.; Oliva, P.; Olmos-Gilbaja, V. M.; Ortiz, M.; Pacheco, N.; Pakk Selmi-Dei, D.; Palatka, M.; Pallotta, J.; Palmieri, N.; Parente, G.; Parizot, E.; Parlati, S.; Parra, A.; Parrisius, J.; Parsons, R. D.; Pastor, S.; Paul, T.; Pavlidou, V.; Payet, K.; Pech, M.; Pekala, J.; Pelayo, R.; Pepe, I. M.; Perrone, L.; Pesce, R.; Petermann, E.; Petrera, S.; Petrinca, P.; Petrolini, A.; Petrov, Y.; Petrovic, J.; Pfendner, C.; Piegaia, R.; Pierog, T.; Pimenta, M.; Pirronello, V.; Platino, M.; Ponce, V. H.; Pontz, M.; Privitera, P.; Prouza, M.; Quel, E. J.; Rautenberg, J.; Ravel, O.; Ravignani, D.; Redondo, A.; Revenu, B.; Rezende, F. A. S.; Ridky, J.; Riggi, S.; Risse, M.; Ristori, P.; Riviere, C.; Rizi, V.; Robledo, C.; Rodriguez, G.; Rodriguez Martino, J.; Rodriguez Rojo, J.; Rodriguez-Cabo, I.; Rodriguez-Frias, M. D.; Ros, G.; Rosado, J.; Rossler, T.; Roth, M.; Rouille-d'Orfeuil, B.; Roulet, E.; Rovero, A. C.; Salamida, F.; Salazar, H.; Salina, G.; Sanchez, F.; Santander, M.; Santo, C. E.; Santos, E.; Santos, E. M.; Sarazin, F.; Sarkar, S.; Sato, R.; Scharf, N.; Scherini, V.; Schieler, H.; Schiffer, P.; Schmidt, A.; Schmidt, F.; Schmidt, T.; Scholten, O.; Schoorlemmer, H.; Schovancova, J.; Schovanek, P.; Schroeder, F.; Schulte, S.; Schuessler, F.; Schuster, D.; Sciutto, S. J.; Scuderi, M.; Segreto, A.; Semikoz, D.; Settimo, M.; Shadkam, A.; Shellard, R. C.; Sidelnik, I.; Siffert, B. B.; Sigl, G.; Smialkowski, A.; Smida, R.; Snow, G. R.; Sommers, P.; Sorokin, J.; Spinka, H.; Squartini, R.; Stasielak, J.; Stephan, M.; Strazzeri, E.; Stutz, A.; Suarez, F.; Suomijarvi, T.; Supanitsky, A. D.; Susa, T.; Sutherland, M. S.; Swain, J.; Szadkowski, Z.; Tamashiro, A.; Tamburro, A.; Tapia, A.; Tarutina, T.; Tascau, O.; Tcaciuc, R.; Tcherniakhovski, D.; Tegolo, D.; Thao, N. T.; Thomas, D.; Tiffenberg, J.; Timmermans, C.; Tkaczyk, W.; Todero Peixoto, C. J.; Tome, B.; Tonachini, A.; Travnicek, P.; Tridapalli, D. B.; Tristram, G.; Trovato, E.; Tueros, M.; Ulrich, R.; Unger, M.; Urban, M.; Valdes Galicia, J. F.; Valino, I.; Valore, L.; van den Berg, A. M.; Vazquez, J. R.; Vazquez, R. A.; Veberic, D.; Venters, T.; Verzi, V.; Videla, M.; Villasenor, L.; Vorobiov, S.; Voyvodic, L.; Wahlberg, H.; Wahrlich, P.; Wainberg, O.; Warner, D.; Watson, A. A.; Westerhoff, S.; Whelan, B. J.; Wieczorek, G.; Wiencke, L.; Wilczynska, B.; Wilczynski, H.; Williams, C.; Winchen, T.; Winnick, M. G.; Wundheiler, B.; Yamamoto, T.; Younk, P.; Yuan, G.; Yushkov, A.; Zas, E.; Zavrtanik, D.; Zavrtanik, M.; Zaw, I.; Zepeda, A.; Ziolkowski, M.. - In: PHYSICAL REVIEW LETTERS. - ISSN 0031-9007. - 104:(2010), pp. 091101-1-091101-7. [10.1103/PhysRevLett.104.091101]