Reconstruction of inclined air showers detected with the pierre Auger Observatory

被引：41

作者：

Aab, A. ^{[47
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Abreu, P. ^{[79
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Aglietta, M. ^{[67
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]}

Ahlers, M. ^{[110
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Ahn, E. J. ^{[98
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Al Samarai, I. ^{[33
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Albuquerque, I. F. M. ^{[21
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Allekotte, I. ^{[2
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Allen, J. ^{[102
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Allison, P. ^{[104
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Almela, A. ^{[11
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Alvarez Castillo, J. ^{[72
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Alvarez-Muniz, J. ^{[92
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Batista, R. Alves ^{[46
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Ambrosio, M. ^{[52
,53
]}

Aminaei, A. ^{[73
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Anchordoqui, L. ^{[1
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]}

Andringa, S. ^{[79
,80
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Aramo, C. ^{[52
,53
]}

Arqueros, F. ^{[88
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Asorey, H. ^{[2
,3
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Assis, P. ^{[79
,80
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Aublin, J. ^{[35
,36
]}

Ave, M. ^{[92
]}

Avenier, M. ^{[37
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Avila, G. ^{[13
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Badescu, A. M. ^{[84
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Barber, K. B. ^{[16
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Baeuml, J. ^{[43
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Baus, C. ^{[43
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Beatty, J. J. ^{[104
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Becker, K. H. ^{[40
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Bellido, J. A. ^{[16
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Berat, C. ^{[37
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Bertou, X. ^{[2
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Biermann, P. L. ^{[44
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Billoir, P. ^{[35
,36
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Blanco, F. ^{[88
]}

Blanco, M. ^{[35
,36
]}

Bleve, C. ^{[40
]}

Bluemer, H. ^{[41
,43
]}

Bohacova, M. ^{[31
]}

Boncioli, D. ^{[66
]}

Bonifazi, C. ^{[27
]}

Bonino, R. ^{[67
,68
]}

Borodai, N. ^{[77
]}

Brack, J. ^{[96
]}

Brancus, I. ^{[81
]}

Brogueira, P. ^{[79
,80
]}

Brown, W. C. ^{[97
]}

机构：

[1] CUNY, CUNY Herbert H Lehman Coll, Dept Phys & Astron, New York, NY 10021 USA

[2] Ctr Atom Bariloche, San Carlos De Bariloche, Argentina

[3] Inst Balseiro CNEA UNCuyo CONICET, San Carlos De Bariloche, Argentina

[4] CITEDEF, Ctr Invest Laseres & Aplicac, Buenos Aires, DF, Argentina

[5] Consejo Nacl Invest Cient & Tecn, RA-1033 Buenos Aires, DF, Argentina

[6] Univ Buenos Aires, Dept Fis, FCEyN, RA-1053 Buenos Aires, DF, Argentina

[7] Natl Univ La Plata, IFLP, La Plata, Buenos Aires, Argentina

[8] CONICET UBA, Inst Astron & Fis Espacio, RA-1428 Buenos Aires, DF, Argentina

[9] CONICET UNR, Inst Fis Rosario IFIR, Rosario, Santa Fe, Argentina

[10] UNR, Fac Ciencias Bioquim & Farmaceut, Rosario, Santa Fe, Argentina

[11] UNSAM, CONICET, CNEA, Inst Tecnol Detecc & Astroparticulas, Mendoza, Argentina

[12] Natl Technol Univ, Fac Mendoza, CONICET, CNEA, Mendoza, Argentina

[13] Observ Pierre Auger, Malargue, Argentina

[14] Comis Nacl Energia Atom, Malargue, Argentina

[15] Univ Tecnol Nacl, Fac Reg Buenos Aires, Buenos Aires, DF, Argentina

[16] Univ Adelaide, Adelaide, SA, Australia

[17] Ctr Brasileiro Pesquisas Fis, Rio De Janeiro, Brazil

[18] Fac Independente Nordeste, Vitoria Da Conquista, Spain

[19] Univ Sao Paulo, Escola Engn Lorena, Lorena, SP, Brazil

[20] Univ Sao Paulo, Inst Fis, Sao Carlos, SP, Brazil

[21] Univ Sao Paulo, Inst Fis, BR-01498 Sao Paulo, Brazil

[22] Univ Estadual Campinas, IFGW, Campinas, SP, Brazil

[23] Univ Estadual Feira de Santana, Feira De Santana, Brazil

[24] Univ Fed Bahia, Salvador, BA, Brazil

[25] Univ Fed Pelotas, Pelotas, RS, Brazil

[26] Univ Fed ABC, Santo Andre, SP, Brazil

[27] Univ Fed Rio de Janeiro, Inst Fis, Rio De Janeiro, Brazil

[28] Univ Fed Fluminense, EEIMVR, Volta Redonda, RJ, Brazil

[29] Rudjer Boskovic Inst, Zagreb 10000, Croatia

[30] Charles Univ Prague, Fac Math & Phys, Inst Particle & Nucl Phys, Prague, Czech Republic

[31] Acad Sci Czech Republ, Inst Phys, Prague, Czech Republic

[32] Palacky Univ, RCPTM, CR-77147 Olomouc, Czech Republic

[33] Univ Paris 11, CNRS, IN2P3, Inst Phys Nucl Orsay, F-91405 Orsay, France

[34] Univ Paris 11, Lab Accelerateur Lineaire, CNRS, IN2P3, Orsay, France

[35] Univ Paris 06, Lab Phys Nucl & Hautes Energies, Paris, France

[36] Univ Paris 07, CNRS, IN2P3, Paris, France

[37] Univ Grenoble Alpes, Lab Phys Subatom & Cosmol, CNRS, IN2P3, Grenoble, France

[38] Observ Paris, CNRS, INSU, Stn Radioastron Nancay, Paris, France

[39] Univ Nantes, SUBATECH, Ecole Mines Nantes, CNRS,IN2P3, F-44035 Nantes, France

[40] Berg Univ Wuppertal, Wuppertal, Germany

[41] Karlsruhe Inst Technol, Inst Kernphys, D-76021 Karlsruhe, Germany

[42] Karlsruhe Inst Technol, Inst Prozessdatenverarbeitung & Elekt, D-76021 Karlsruhe, Germany

[43] Karlsruhe Inst Technol, Inst Expt Kernphys, D-76021 Karlsruhe, Germany

[44] Max Planck Inst Radioastron, D-53121 Bonn, Germany

[45] Rhein Westfal TH Aachen, Phys Inst A 3, Aachen, Germany

[46] Univ Hamburg, Hamburg, Germany

[47] Univ Siegen, D-57068 Siegen, Germany

[48] Dipartimento Fis Univ, Genoa, Italy

[49] Ist Nazl Fis Nucl, I-16146 Genoa, Italy

[50] Univ Milan, Milan, Italy

来源：

JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS | 2014年 / 08期

基金：

英国科学技术设施理事会; 巴西圣保罗研究基金会; 澳大利亚研究理事会; 美国国家科学基金会;

关键词：

ultra high energy cosmic rays; cosmic ray experiments; HIGH ENERGY NEUTRINOS; COSMIC-RAY SHOWERS; FLUORESCENCE; PROFILE; ARRAY; MODEL; CONSTRAINTS; SIMULATION; PHOTON;

D O I：

10.1088/1475-7516/2014/08/019

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

We describe the method devised to reconstruct inclined cosmic-ray air showers with zenith angles greater than 60 degrees detected with the surface array of the Pierre Auger Observatory. The measured signals at the ground level are fitted to muon density distributions predicted with atmospheric cascade models to obtain the relative shower size as an overall normalization parameter. The method is evaluated using simulated showers to test its performance. The energy of the cosmic rays is calibrated using a sub-sample of events reconstructed with both the fluorescence and surface array techniques. The reconstruction method described here provides the basis of complementary analyses including an independent measurement of the energy spectrum of ultra-high energy cosmic rays using very inclined events collected by the Pierre Auger Observatory.

引用

页数：32

共 55 条

[1] Trigger and aperture of the surface detector array of the Pierre Auger Observatory [J].

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. .

NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT, 2010, 613 (01) :29-39

[2] A study of the effect of molecular and aerosol conditions in the atmosphere on air fluorescence measurements at the Pierre Auger Observatory [J].

Abraham, J. ;

Abreu, P. ;

Aglietta, M. ;

Aguirre, C. ;

Ahn, E. J. ;

Allard, D. ;

Allekotte, I. ;

Allen, J. ;

Alvarez-Muniz, J. ;

Ambrosio, M. ;

Anchordoqui, L. ;

Andringa, S. ;

Anzalone, A. ;

Aramo, C. ;

Arganda, E. ;

Arisaka, K. ;

Arqueros, F. ;

Asch, T. ;

Asorey, H. ;

Assis, P. ;

Aublin, J. ;

Ave, M. ;

Avila, G. ;

Baecker, T. ;

Badagnani, D. ;

Barber, K. B. ;

Barbosa, A. F. ;

Barroso, S. L. C. ;

Baughman, B. ;

Bauleo, P. ;

Beatty, J. J. ;

Beau, T. ;

Becker, B. R. ;

Becker, K. H. ;

Belletoile, A. ;

Bellido, J. A. ;

BenZvi, S. ;

Berat, C. ;

Bertou, X. ;

Biermann, P. L. ;

Billoir, P. ;

Blanch-Bigas, O. ;

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Bohacova, M. ;

Boncioli, D. ;

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ASTROPARTICLE PHYSICS, 2010, 33 (02) :108-129

[3] Measurement of the Depth of Maximum of Extensive Air Showers above 1018 eV [J].

Abraham, J. ;

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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. ;

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[4] Observation of the suppression of the flux of cosmic rays above 4x1019 eV [J].

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Ambrosio, M. ;

Anchordoqui, L. ;

Andringa, S. ;

Anzalone, A. ;

Aramo, C. ;

Argiro, S. ;

Arisaka, K. ;

Armengaud, E. ;

Arneodo, F. ;

Arqueros, F. ;

Asch, T. ;

Asorey, H. ;

Assis, P. ;

Atulugama, B. S. ;

Aublin, J. ;

Ave, M. ;

Avila, G. ;

Backer, T. ;

Badagnani, D. ;

Barbosa, A. F. ;

Barnhill, D. ;

Barroso, S. L. C. ;

Baughman, B. ;

Bauleo, P. ;

Beatty, J. J. ;

Beau, T. ;

Becker, B. R. ;

Becker, K. H. ;

Bellido, J. A. ;

BenZvi, S. ;

Berat, C. ;

Bergmann, T. ;

Bernardini, P. ;

Bertou, X. ;

Biermann, P. L. ;

Billoir, P. ;

Blanch-Bigas, O. ;

Blanco, F. ;

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[5] Properties and performance of the prototype instrument for the Pierre Auger Observatory [J].

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Allard, D ;

Allekotte, I ;

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Muñiz, JA ;

do Amaral, MG ;

Ambrosio, M ;

Anchordoqui, L ;

Andrews, R ;

Anguiano, M ;

dos Anjos, JC ;

Aramo, C ;

Argiro, S ;

Ariska, K ;

Arteaga, JC ;

Atulugama, S ;

Ave, M ;

Avila, G ;

Baggio, R ;

Bai, X ;

Barbosa, AF ;

Barbosa, HMJ ;

Barnhill, D ;

Barroso, SLC ;

Bauleo, P ;

Beatty, J ;

Beau, T ;

Becker, KH ;

Bellido, JA ;

Bello, P ;

Bergmann, T ;

Berman, E ;

Bertou, X ;

Biermann, P ;

Billoir, P ;

Biral, R ;

Bluemer, H ;

Bohacova, M ;

Bollmann, E ;

Bonifazi, C ;

Boratav, M ;

Boselli, A ;

Brack, J ;

Brunet, JM ;

Bui-Duc, H ;

Cabrera, V ;

Camin, DV .

NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT, 2004, 523 (1-2) :50-95

[6] The fluorescence detector of the Pierre Auger Observatory [J].

Abrahams, J. ;

Abreu, P. ;

Aglietta, M. ;

Aguirre, C. ;

Ahn, E. J. ;

Allard, D. ;

Allekotte, I. ;

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Allison, P. ;

Alvarez-Muniz, J. ;

Ambrosio, M. ;

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Arganda, E. ;

Argiro, S. ;

Arisaka, K. ;

Arneodo, F. ;

Arqueros, F. ;

Asch, T. ;

Asorey, H. ;

Assis, P. ;

Aublin, J. ;

Ave, M. ;

Avila, G. ;

Bacher, A. ;

Baecker, T. ;

Badagnani, D. ;

Barber, K. B. ;

Barbosa, A. F. ;

Barbosa, H. J. M. ;

Barenthien, N. ;

Barroso, S. L. C. ;

Baughman, B. ;

Bauleo, P. ;

Beatty, J. J. ;

Beau, T. ;

Becker, B. R. ;

Becker, K. H. ;

Belletoile, A. ;

Bellido, J. A. ;

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NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT, 2010, 620 (2-3) :227-251

[7] A measurement of the average longitudinal development profile of cosmic ray air showers between 1017 and 1018 eV [J].

Abu-Zayyad, T ;

Belov, K ;

Bird, DJ ;

Boyer, J ;

Cao, Z ;

Catanese, M ;

Chen, GF ;

Clay, RW ;

Covault, CE ;

Dai, HY ;

Dawson, BR ;

Elbert, JW ;

Fick, BE ;

Fortson, LF ;

Fowler, JW ;

Gibbs, KG ;

Glasmacher, MAK ;

Green, KD ;

Ho, Y ;

Huang, A ;

Jui, CC ;

Kidd, MJ ;

Kieda, DB ;

Knapp, BC ;

Ko, S ;

Larsen, CG ;

Lee, W ;

Loh, EC ;

Mannel, EJ ;

Matthews, J ;

Matthews, JN ;

Newport, BJ ;

Nitz, DF ;

Ong, RA ;

Simpson, KM ;

Smith, JD ;

Sinclair, D ;

Sokolsky, P ;

Song, C ;

Tang, JKK ;

Thomas, SB ;

van der Velde, JC ;

Wiencke, LR ;

Wilkinson, CR ;

Yoshida, S ;

Zhang, XZ .

ASTROPARTICLE PHYSICS, 2001, 16 (01) :1-11

[8] GEANT4-a simulation toolkit [J].

Agostinelli, S ;

Allison, J ;

Amako, K ;

Apostolakis, J ;

Araujo, H ;

Arce, P ;

Asai, M ;

Axen, D ;

Banerjee, S ;

Barrand, G ;

Behner, F ;

Bellagamba, L ;

Boudreau, J ;

Broglia, L ;

Brunengo, A ;

Burkhardt, H ;

Chauvie, S ;

Chuma, J ;

Chytracek, R ;

Cooperman, G ;

Cosmo, G ;

Degtyarenko, P ;

Dell'Acqua, A ;

Depaola, G ;

Dietrich, D ;

Enami, R ;

Feliciello, A ;

Ferguson, C ;

Fesefeldt, H ;

Folger, G ;

Foppiano, F ;

Forti, A ;

Garelli, S ;

Giani, S ;

Giannitrapani, R ;

Gibin, D ;

Cadenas, JJG ;

González, I ;

Abril, GG ;

Greeniaus, G ;

Greiner, W ;

Grichine, V ;

Grossheim, A ;

Guatelli, S ;

Gumplinger, P ;

Hamatsu, R ;

Hashimoto, K ;

Hasui, H ;

Heikkinen, A ;

Howard, A .

NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT, 2003, 506 (03) :250-303

[9] Geant4 developments and applications [J].

Allison, J ;

Amako, K ;

Apostolakis, J ;

Araujo, H ;

Dubois, PA ;

Asai, M ;

Barrand, G ;

Capra, R ;

Chauvie, S ;

Chytracek, R ;

Cirrone, GAP ;

Cooperman, G ;

Cosmo, G ;

Cuttone, G ;

Daquino, GG ;

Donszelmann, M ;

Dressel, M ;

Folger, G ;

Foppiano, F ;

Generowicz, J ;

Grichine, V ;

Guatelli, S ;

Gumplinger, P ;

Heikkinen, A ;

Hrivnacova, I ;

Howard, A ;

Incerti, S ;

Ivanchenko, V ;

Johnson, T ;

Jones, F ;

Koi, T ;

Kokoulin, R ;

Kossov, M ;

Kurashige, H ;

Lara, V ;

Larsson, S ;

Lei, F ;

Link, O ;

Longo, F ;

Maire, M ;

Mantero, A ;

Mascialino, B ;

McLaren, I ;

Lorenzo, PM ;

Minamimoto, K ;

Murakami, K ;

Nieminen, P ;

Pandola, L ;

Parlati, S ;

Peralta, L .

IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE, 2006, 53 (01) :270-278

[10] Atmospheric shower fluctuations and the constant intensity cut method -: art. no. 123004 [J].

Alvarez-Muñiz, J ;

Engel, R ;

Gaisser, TK ;

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Stanev, T .

PHYSICAL REVIEW D, 2002, 66 (12)

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[1] Trigger and aperture of the surface detector array of the Pierre Auger Observatory [J].

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Badagnani, D. ;

Balzer, M. ;

Barber, K. B. ;

Barbosa, A. F. ;

Barroso, S. L. C. ;

Baughman, B. ;

Bauleo, P. ;

Beatty, J. J. ;

Becker, B. R. ;

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Belletoile, A. ;

Bellido, J. A. ;

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Bergmann, T. ;

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Billoir, P. ;

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Arqueros, F. ;

Asch, T. ;

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Assis, P. ;

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Avila, G. ;

Baecker, T. ;

Badagnani, D. ;

Barber, K. B. ;

Barbosa, A. F. ;

Barroso, S. L. C. ;

Baughman, B. ;

Bauleo, P. ;

Beatty, J. J. ;

Beau, T. ;

Becker, B. R. ;

Becker, K. H. ;

Belletoile, A. ;

Bellido, J. A. ;

BenZvi, S. ;

Berat, C. ;

Bertou, X. ;

Biermann, P. L. ;

Billoir, P. ;

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Blanco, F. ;

Bleve, C. ;

Bluemer, H. ;

Bohacova, M. ;

Boncioli, D. ;

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ASTROPARTICLE PHYSICS, 2010, 33 (02) :108-129

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Aramo, C. ;

Arganda, E. ;

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Arqueros, F. ;

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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. ;

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[4] Observation of the suppression of the flux of cosmic rays above 4x1019 eV [J].

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Aglietta, M. ;

Aguirre, C. ;

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Allekotte, I. ;

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Allison, P. ;

Alvarez-Muniz, J. ;

Ambrosio, M. ;

Anchordoqui, L. ;

Andringa, S. ;

Anzalone, A. ;

Aramo, C. ;

Argiro, S. ;

Arisaka, K. ;

Armengaud, E. ;

Arneodo, F. ;

Arqueros, F. ;

Asch, T. ;

Asorey, H. ;

Assis, P. ;

Atulugama, B. S. ;

Aublin, J. ;

Ave, M. ;

Avila, G. ;

Backer, T. ;

Badagnani, D. ;

Barbosa, A. F. ;

Barnhill, D. ;

Barroso, S. L. C. ;

Baughman, B. ;

Bauleo, P. ;

Beatty, J. J. ;

Beau, T. ;

Becker, B. R. ;

Becker, K. H. ;

Bellido, J. A. ;

BenZvi, S. ;

Berat, C. ;

Bergmann, T. ;

Bernardini, P. ;

Bertou, X. ;

Biermann, P. L. ;

Billoir, P. ;

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Gibin, D ;

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Abril, GG ;

Greeniaus, G ;

Greiner, W ;

Grichine, V ;

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Cuttone, G ;

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Foppiano, F ;

Generowicz, J ;

Grichine, V ;

Guatelli, S ;

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Heikkinen, A ;

Hrivnacova, I ;

Howard, A ;

Incerti, S ;

Ivanchenko, V ;

Johnson, T ;

Jones, F ;

Koi, T ;

Kokoulin, R ;

Kossov, M ;

Kurashige, H ;

Lara, V ;

Larsson, S ;

Lei, F ;

Link, O ;

Longo, F ;

Maire, M ;

Mantero, A ;

Mascialino, B ;

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Lorenzo, PM ;

Minamimoto, K ;

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