Abstract
A method is developed to search for air showers initiated by photons using data recorded by the surface detector of the Auger Observatory. The approach is based on observables sensitive to the longitudinal shower development, the signal risetime and the curvature of the shower front. Applying this method to the data, upper limits on the flux of photons of 3.8 × 10- 3, 2.5 × 10- 3, and 2.2 × 10- 3 km- 2 sr- 1 yr- 1 above 1019 eV, 2 × 1019 eV, and 4 × 1019 eV are derived, with corresponding limits on the fraction of photons being 2.0%, 5.1%, and 31% (all limits at 95% c.l.). These photon limits disfavor certain exotic models of sources of cosmic rays. The results also show that the approach adopted by the Auger Observatory to calibrate the shower energy is not strongly biased by a contamination from photons.
| Original language | English (US) |
|---|---|
| Pages (from-to) | 243-256 |
| Number of pages | 14 |
| Journal | Astroparticle Physics |
| Volume | 29 |
| Issue number | 4 |
| DOIs | |
| State | Published - May 2008 |
All Science Journal Classification (ASJC) codes
- Astronomy and Astrophysics
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In: Astroparticle Physics, Vol. 29, No. 4, 05.2008, p. 243-256.
Research output: Contribution to journal › Article › peer-review
TY - JOUR
T1 - Upper limit on the cosmic-ray photon flux above 1019 eV using the surface detector of the Pierre Auger Observatory
AU - Abraham, J.
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N1 - Funding Information: We are very grateful to the following agencies and organizations for financial support: Comisión Nacional de Energía Atómica, Fundación Antorchas, Gobierno De La Provincia de Mendoza, Municipalidad de Malargüe, NDM Holdings and Valle Las Leñas, in gratitude for their continuing cooperation over land access, Argentina; the Australian Research Council; Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP), Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Rio de Janeiro (FAPERJ), Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), Ministério de Ciência e Tecnologia (MCT), Brazil; Ministry of Education, Youth and Sports of the Czech Republic; Centre de Calcul IN2P3/CNRS, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Conseil Régional Ile-de-France, Département Physique Nucléaire et Corpusculaire (PNC-IN2P3/CNRS), Département Sciences de l’Univers (SDU-INSU/CNRS), France; Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), Finanzministerium Baden-Württemberg, Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren (HGF), Ministerium für Wissenschaft und Forschung, Nordrhein-Westfalen, Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst, Baden-Württemberg, Germany; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca (MIUR), Italy; Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT), Mexico; Ministerie van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap, Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO), Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM), Netherlands; Ministry of Science and Higher Education, Grant Nos. 1 P03 D 014 30, N202 090 31/0623, and PAP/218/2006, Poland; Fundação para a Ciência e a Tecnologia, Portugal; Ministry for Higher Education, Science, and Technology, Slovenian Research Agency, Slovenia; Comunidad de Madrid, Consejería de Educación de la Comunidad de Castilla La Mancha, FEDER funds, Ministerio de Educación y Ciencia, Xunta de Galicia, Spain; Science and Technology Facilities Council, United Kingdom; Department of Energy, Contract No. DE-AC02-07CH11359, National Science Foundation, Grant No. 0450696, The Grainger Foundation USA; ALFA-EC/HELEN, European Union 6th Framework Program, Grant No. MEIF-CT-2005-025057, and UNESCO.
PY - 2008/5
Y1 - 2008/5
N2 - A method is developed to search for air showers initiated by photons using data recorded by the surface detector of the Auger Observatory. The approach is based on observables sensitive to the longitudinal shower development, the signal risetime and the curvature of the shower front. Applying this method to the data, upper limits on the flux of photons of 3.8 × 10- 3, 2.5 × 10- 3, and 2.2 × 10- 3 km- 2 sr- 1 yr- 1 above 1019 eV, 2 × 1019 eV, and 4 × 1019 eV are derived, with corresponding limits on the fraction of photons being 2.0%, 5.1%, and 31% (all limits at 95% c.l.). These photon limits disfavor certain exotic models of sources of cosmic rays. The results also show that the approach adopted by the Auger Observatory to calibrate the shower energy is not strongly biased by a contamination from photons.
AB - A method is developed to search for air showers initiated by photons using data recorded by the surface detector of the Auger Observatory. The approach is based on observables sensitive to the longitudinal shower development, the signal risetime and the curvature of the shower front. Applying this method to the data, upper limits on the flux of photons of 3.8 × 10- 3, 2.5 × 10- 3, and 2.2 × 10- 3 km- 2 sr- 1 yr- 1 above 1019 eV, 2 × 1019 eV, and 4 × 1019 eV are derived, with corresponding limits on the fraction of photons being 2.0%, 5.1%, and 31% (all limits at 95% c.l.). These photon limits disfavor certain exotic models of sources of cosmic rays. The results also show that the approach adopted by the Auger Observatory to calibrate the shower energy is not strongly biased by a contamination from photons.
UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=43049123778&partnerID=8YFLogxK
UR - http://www.scopus.com/inward/citedby.url?scp=43049123778&partnerID=8YFLogxK
U2 - 10.1016/j.astropartphys.2008.01.003
DO - 10.1016/j.astropartphys.2008.01.003
M3 - Article
AN - SCOPUS:43049123778
SN - 0927-6505
VL - 29
SP - 243
EP - 256
JO - Astroparticle Physics
JF - Astroparticle Physics
IS - 4
ER -