Search for ultrahigh energy neutrinos in highly inclined events at the Pierre Auger Observatory

被引:65
作者
Abreu, P. [1 ,2 ]
Aglietta, M. [3 ,4 ]
Ahn, E. J. [5 ]
Albuquerque, I. F. M. [6 ]
Allard, D. [7 ]
Allekotte, I. [8 ,9 ]
Allen, J. [10 ]
Allison, P. [11 ]
Alvarez Castillo, J. [12 ]
Alvarez-Muniz, J. [13 ]
Ambrosio, M. [14 ,15 ]
Aminaei, A. [16 ]
Anchordoqui, L. [17 ]
Andringa, S. [1 ,2 ]
Anticic, T. [18 ]
Anzalone, A. [19 ]
Aramo, C. [14 ,15 ]
Arganda, E. [20 ]
Arqueros, F. [20 ]
Asorey, H. [8 ,9 ]
Assis, P. [1 ,2 ]
Aublin, J. [21 ,22 ]
Ave, M. [23 ]
Avenier, M. [24 ]
Avila, G. [25 ,26 ]
Baecker, T. [27 ]
Balzer, M. [28 ]
Barber, K. B. [29 ]
Barbosa, A. F. [30 ]
Bardenet, R. [31 ]
Barroso, S. L. C. [32 ]
Baughman, B. [11 ]
Baeuml, J. [33 ]
Beatty, J. J. [11 ]
Becker, B. R. [34 ]
Becker, K. H. [35 ]
Belletoile, A. [36 ]
Bellido, J. A. [29 ]
BenZvi, S. [37 ]
Berat, C. [24 ]
Bertou, X. [8 ,9 ]
Biermann, P. L. [38 ]
Billoir, P. [21 ,22 ]
Blanco, F. [20 ]
Blanco, M. [39 ]
Bleve, C. [35 ]
Bluemer, H. [23 ,33 ]
Bohacova, M. [40 ]
Boncioli, D. [41 ,42 ]
Bonifazi, C. [21 ,22 ,43 ]
机构
[1] Univ Tecn Lisboa, LIP, Lisbon, Portugal
[2] Univ Tecn Lisboa, Inst Super Tecn, Lisbon, Portugal
[3] Univ Turin, Ist Fis Spazio Interplanetario INAF, Turin, Italy
[4] Sezione Ist Nazl Fis Nucl, Turin, Italy
[5] Fermilab Natl Accelerator Lab, Batavia, IL USA
[6] Univ Sao Paulo, Inst Fis, BR-01498 Sao Paulo, Brazil
[7] Univ Paris 07, CNRS, IN2P3, Lab AstroParticule & Cosmol APC, Paris, France
[8] Ctr Atom Bariloche, San Carlos De Bariloche, Rio Negro, Argentina
[9] Inst Balseiro CNEA UNCuyo CONICET, San Carlos De Bariloche, Rio Negro, Argentina
[10] NYU, New York, NY USA
[11] Ohio State Univ, Columbus, OH 43210 USA
[12] Univ Nacl Autonoma Mexico, Mexico City 04510, DF, Mexico
[13] Univ Santiago de Compostela, Santiago De Compostela, Spain
[14] Univ Naples Federico II, Naples, Italy
[15] Sezione Ist Nazl Fis Nucl, Naples, Italy
[16] Radboud Univ Nijmegen, IMAPP, Nijmegen, Netherlands
[17] Univ Wisconsin, Milwaukee, WI 53201 USA
[18] Rudjer Boskovic Inst, Zagreb 10000, Croatia
[19] Ist Astrofis Spaziale & Fis Cosm Palermo INAF, Palermo, Italy
[20] Univ Complutense Madrid, Madrid, Spain
[21] Univ Paris 06, CNRS, IN2P3, LPNHE, Paris, France
[22] Univ Paris 07, CNRS, IN2P3, LPNHE, Paris, France
[23] Karlsruhe Inst Technol, Inst Expt Kernphys IEKP, Karlsruhe, Germany
[24] Univ Grenoble 1, CNRS, IN2P3, INPG,LPSC, Grenoble, France
[25] Pierre Auger So Observ, Malargue, Argentina
[26] Comis Nacl Energia Atom, Malargue, Argentina
[27] Univ Siegen, Siegen, Germany
[28] Karlsruhe Inst Technol, Inst Prozessdatenverarbeitung & Elekt, Karlsruhe, Germany
[29] Univ Adelaide, Adelaide, SA, Australia
[30] Ctr Brasileiro Pesquisas Fis, Rio De Janeiro, Brazil
[31] Univ Paris 11, CNRS, IN2P3, LAL, F-91405 Orsay, France
[32] Univ Estadual Sudoeste Bahia, Vitoria da Conquista, BA, Brazil
[33] Karlsruhe Inst Technol, Inst Kernphys, Karlsruhe, Germany
[34] Univ New Mexico, Albuquerque, NM 87131 USA
[35] Berg Univ Wuppertal, Wuppertal, Germany
[36] Univ Nantes, CNRS, IN2P3, Ecole Mines Nantes,SUBATECH, Nantes, France
[37] Univ Wisconsin, Madison, WI USA
[38] Max Planck Inst Radioastron, Bonn, Germany
[39] Univ Alcala, Alcala De Henares, Madrid, Spain
[40] Acad Sci Czech Republ, Inst Phys, Prague, Czech Republic
[41] Univ Roma Tor Vergata, I-00173 Rome, Italy
[42] Sezione Ist Nazl Fis Nucl, Rome, Italy
[43] Univ Fed Rio de Janeiro, Inst Fis, Rio De Janeiro, Brazil
[44] Inst Nucl Phys PAN, Krakow, Poland
[45] Colorado State Univ, Ft Collins, CO 80523 USA
[46] Colorado State Univ, Pueblo, CO USA
[47] Univ Leeds, Sch Phys & Astron, Leeds LS2 9JT, W Yorkshire, England
[48] Univ Granada, Granada, Spain
[49] CAFPE, Granada, Spain
[50] Case Western Reserve Univ, Cleveland, OH 44106 USA
基金
澳大利亚研究理事会; 巴西圣保罗研究基金会; 美国国家科学基金会; 英国科学技术设施理事会;
关键词
UPPER LIMIT; COSMIC-RAYS; SURFACE DETECTOR; PHOTON FRACTION; FLUX; PERFORMANCE;
D O I
10.1103/PhysRevD.84.122005
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
The Surface Detector of the Pierre Auger Observatory is sensitive to neutrinos of all flavors above 0.1 EeV. These interact through charged and neutral currents in the atmosphere giving rise to extensive air showers. When interacting deeply in the atmosphere at nearly horizontal incidence, neutrinos can be distinguished from regular hadronic cosmic rays by the broad time structure of their shower signals in the water-Cherenkov detectors. In this paper we present for the first time an analysis based on down-going neutrinos. We describe the search procedure, the possible sources of background, the method to compute the exposure and the associated systematic uncertainties. No candidate neutrinos have been found in data collected from 1 January 2004 to 31 May 2010. Assuming an E-2 differential energy spectrum the limit on the single-flavor neutrino is E(2)dN/dE < 1.74 x 10(-7)GeVcm(-2)s(-1)sr(-1) at 90% C.L. in the energy range 1 x 10(17) eV < E < 1 x 10(20)eV.
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