Abstract
The mass composition of high energy cosmic rays depends on their production, acceleration, and propagation. The study of cosmic ray composition can therefore reveal hints of the origin of these particles. At the South Pole, the IceCube Neutrino Observatory is capable of measuring two components of cosmic ray air showers in coincidence: the electromagnetic component at high altitude (2835 m) using the IceTop surface array, and the muonic component above ∼1 TeV using the IceCube array. This unique detector arrangement provides an opportunity for precision measurements of the cosmic ray energy spectrum and composition in the region of the knee and beyond. We present the results of a neural network analysis technique to study the cosmic ray composition and the energy spectrum from 1 PeV to 30 PeV using data recorded using the 40-string/40-station configuration of the IceCube Neutrino Observatory.
| Original language | English (US) |
|---|---|
| Pages (from-to) | 15-32 |
| Number of pages | 18 |
| Journal | Astroparticle Physics |
| Volume | 42 |
| DOIs | |
| State | Published - 2013 |
Keywords
- Composition
- Cosmic rays
- Energy spectrum
- IceCube
- IceTop
- Knee region
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- Astronomy and Astrophysics
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Cosmic ray composition and energy spectrum from 1-30 PeV using the 40-string configuration of IceTop and IceCube. / Abbasi, R.; Abdou, Y.; Ackermann, M.; Adams, J.; Aguilar, J. A.; Ahlers, M.; Altmann, D.; Andeen, K.; Auffenberg, J.; Bai, X.; Baker, M.; Barwick, S. W.; Baum, V.; Bay, R.; Beattie, K.; Beatty, J. J.; Bechet, S.; Becker, J. K.; Becker, K. H.; Bell, M.; Benabderrahmane, M. L.; Benzvi, S.; Berdermann, J.; Berghaus, P.; Berley, D.; Bernardini, E.; Bertrand, D.; Besson, D. Z.; Bindig, D.; Bissok, M.; Blaufuss, E.; Blumenthal, J.; Boersma, D. J.; Bohm, C.; Bose, D.; Böser, S.; Botner, O.; Brayeur, L.; Brown, A. M.; Bruijn, R.; Brunner, J.; Buitink, S.; Caballero-Mora, K. S.; Carson, M.; Casey, J.; Casier, M.; Chirkin, D.; Christy, B.; Clevermann, F.; Cohen, S.; Cowen, D. F.; Silva, A. H.Cruz; Danninger, M.; Daughhetee, J.; Davis, J. C.; De Clercq, C.; Descamps, F.; Desiati, P.; De Vries-Uiterweerd, G.; Deyoung, T.; Díaz-Vélez, J. C.; Dreyer, J.; Dumm, J. P.; Dunkman, M.; Eagan, R.; Eisch, J.; Ellsworth, R. W.; Engdegård, O.; Euler, S.; Evenson, P. A.; Fadiran, O.; Fazely, A. R.; Fedynitch, A.; Feintzeig, J.; Feusels, T.; Filimonov, K.; Finley, C.; Fischer-Wasels, T.; Flis, S.; Franckowiak, A.; Franke, R.; Frantzen, K.; Fuchs, T.; Gaisser, T. K.; Gallagher, J.; Gerhardt, L.; Gladstone, L.; Glüsenkamp, T.; Goldschmidt, A.; Goodman, J. A.; Góra, D.; Grant, D.; Groß, A.; Grullon, S.; Gurtner, M.; Ha, C.; Ismail, A. Haj; Hallgren, A.; Halzen, F.; Hanson, K.; Heereman, D.; Heimann, P.; Heinen, D.; Helbing, K.; Hellauer, R.; Hickford, S.; Hill, G. C.; Hoffman, K. D.; Hoffmann, R.; Homeier, A.; Hoshina, K.; Huelsnitz, W.; Hulth, P. O.; Hultqvist, K.; Hussain, S.; Ishihara, A.; Jacobi, E.; Jacobsen, J.; Japaridze, G. S.; Jlelati, O.; Johansson, H.; Kappes, A.; Karg, T.; Karle, A.; Kiryluk, J.; Kislat, F.; Kläs, J.; Klein, S. R.; Köhne, J. H.; Kohnen, G.; Kolanoski, H.; Köpke, L.; Kopper, C.; Kopper, S.; Koskinen, D. J.; Kowalski, M.; Krasberg, M.; Kroll, G.; Kunnen, J.; Kurahashi, N.; Kuwabara, T.; Labare, M.; Laihem, K.; Landsman, H.; Larson, M. J.; Lauer, R.; Lesiak-Bzdak, M.; Lünemann, J.; Madsen, J.; Maruyama, R.; Mase, K.; Matis, H. S.; McNally, F.; Meagher, K.; Merck, M.; Mészáros, P.; Meures, T.; Miarecki, S.; Middell, E.; Milke, N.; Miller, J.; Mohrmann, L.; Montaruli, T.; Morse, R.; Movit, S. M.; Nahnhauer, R.; Naumann, U.; Nowicki, S. C.; Nygren, D. R.; Obertacke, A.; Odrowski, S.; Olivas, A.; Olivo, M.; O'Murchadha, A.; Panknin, S.; Paul, L.; Pepper, J. A.; De Los Heros, C. Pérez; Pieloth, D.; Pirk, N.; Posselt, J.; Price, P. B.; Przybylski, G. T.; Rädel, L.; Rawlins, K.; Redl, P.; Resconi, E.; Rhode, W.; Ribordy, M.; Richman, M.; Riedel, B.; Rodrigues, J. P.; Rothmaier, F.; Rott, C.; Ruhe, T.; Rutledge, D.; Ruzybayev, B.; Ryckbosch, D.; Salameh, T.; Sander, H. G.; Santander, M.; Sarkar, S.; Saba, S. M.; Schatto, K.; Scheel, M.; Scheriau, F.; Schmidt, T.; Schmitz, M.; Schoenen, S.; Schöneberg, S.; Schönherr, L.; Schönwald, A.; Schukraft, A.; Schulte, L.; Schulz, O.; Seckel, D.; Seo, S. H.; Sestayo, Y.; Seunarine, S.; Smith, M. W.E.; Soiron, M.; Soldin, D.; Spiczak, G. M.; Spiering, C.; Stamatikos, M.; Stanev, T.; Stasik, A.; Stezelberger, T.; Stokstad, R. G.; Stößl, A.; Strahler, E. A.; Ström, R.; Sullivan, G. W.; Taavola, H.; Taboada, I.; Tamburro, A.; Ter-Antonyan, S.; Tilav, S.; Toale, P. A.; Toscano, S.; Usner, M.; Van Eijndhoven, N.; Van Der Drift, D.; Van Overloop, A.; Van Santen, J.; Vehring, M.; Voge, M.; Walck, C.; Waldenmaier, T.; Wallraff, M.; Walter, M.; Wasserman, R.; Weaver, Ch; Wendt, C.; Westerhoff, S.; Whitehorn, N.; Wiebe, K.; Wiebusch, C. H.; Williams, D. R.; Wissing, H.; Wolf, M.; Wood, T. R.; Woschnagg, K.; Xu, C.; Xu, D. L.; Xu, X. W.; Yanez, J. P.; Yodh, G.; Yoshida, S.; Zarzhitsky, P.; Ziemann, J.; Zilles, A.; Zoll, M.
In: Astroparticle Physics, Vol. 42, 2013, p. 15-32.Research output: Contribution to journal › Article › peer-review
}
TY - JOUR
T1 - Cosmic ray composition and energy spectrum from 1-30 PeV using the 40-string configuration of IceTop and IceCube
AU - Abbasi, R.
AU - Abdou, Y.
AU - Ackermann, M.
AU - Adams, J.
AU - Aguilar, J. A.
AU - Ahlers, M.
AU - Altmann, D.
AU - Andeen, K.
AU - Auffenberg, J.
AU - Bai, X.
AU - Baker, M.
AU - Barwick, S. W.
AU - Baum, V.
AU - Bay, R.
AU - Beattie, K.
AU - Beatty, J. J.
AU - Bechet, S.
AU - Becker, J. K.
AU - Becker, K. H.
AU - Bell, M.
AU - Benabderrahmane, M. L.
AU - Benzvi, S.
AU - Berdermann, J.
AU - Berghaus, P.
AU - Berley, D.
AU - Bernardini, E.
AU - Bertrand, D.
AU - Besson, D. Z.
AU - Bindig, D.
AU - Bissok, M.
AU - Blaufuss, E.
AU - Blumenthal, J.
AU - Boersma, D. J.
AU - Bohm, C.
AU - Bose, D.
AU - Böser, S.
AU - Botner, O.
AU - Brayeur, L.
AU - Brown, A. M.
AU - Bruijn, R.
AU - Brunner, J.
AU - Buitink, S.
AU - Caballero-Mora, K. S.
AU - Carson, M.
AU - Casey, J.
AU - Casier, M.
AU - Chirkin, D.
AU - Christy, B.
AU - Clevermann, F.
AU - Cohen, S.
AU - Cowen, D. F.
AU - Silva, A. H.Cruz
AU - Danninger, M.
AU - Daughhetee, J.
AU - Davis, J. C.
AU - De Clercq, C.
AU - Descamps, F.
AU - Desiati, P.
AU - De Vries-Uiterweerd, G.
AU - Deyoung, T.
AU - Díaz-Vélez, J. C.
AU - Dreyer, J.
AU - Dumm, J. P.
AU - Dunkman, M.
AU - Eagan, R.
AU - Eisch, J.
AU - Ellsworth, R. W.
AU - Engdegård, O.
AU - Euler, S.
AU - Evenson, P. A.
AU - Fadiran, O.
AU - Fazely, A. R.
AU - Fedynitch, A.
AU - Feintzeig, J.
AU - Feusels, T.
AU - Filimonov, K.
AU - Finley, C.
AU - Fischer-Wasels, T.
AU - Flis, S.
AU - Franckowiak, A.
AU - Franke, R.
AU - Frantzen, K.
AU - Fuchs, T.
AU - Gaisser, T. K.
AU - Gallagher, J.
AU - Gerhardt, L.
AU - Gladstone, L.
AU - Glüsenkamp, T.
AU - Goldschmidt, A.
AU - Goodman, J. A.
AU - Góra, D.
AU - Grant, D.
AU - Groß, A.
AU - Grullon, S.
AU - Gurtner, M.
AU - Ha, C.
AU - Ismail, A. Haj
AU - Hallgren, A.
AU - Halzen, F.
AU - Hanson, K.
AU - Heereman, D.
AU - Heimann, P.
AU - Heinen, D.
AU - Helbing, K.
AU - Hellauer, R.
AU - Hickford, S.
AU - Hill, G. C.
AU - Hoffman, K. D.
AU - Hoffmann, R.
AU - Homeier, A.
AU - Hoshina, K.
AU - Huelsnitz, W.
AU - Hulth, P. O.
AU - Hultqvist, K.
AU - Hussain, S.
AU - Ishihara, A.
AU - Jacobi, E.
AU - Jacobsen, J.
AU - Japaridze, G. S.
AU - Jlelati, O.
AU - Johansson, H.
AU - Kappes, A.
AU - Karg, T.
AU - Karle, A.
AU - Kiryluk, J.
AU - Kislat, F.
AU - Kläs, J.
AU - Klein, S. R.
AU - Köhne, J. H.
AU - Kohnen, G.
AU - Kolanoski, H.
AU - Köpke, L.
AU - Kopper, C.
AU - Kopper, S.
AU - Koskinen, D. J.
AU - Kowalski, M.
AU - Krasberg, M.
AU - Kroll, G.
AU - Kunnen, J.
AU - Kurahashi, N.
AU - Kuwabara, T.
AU - Labare, M.
AU - Laihem, K.
AU - Landsman, H.
AU - Larson, M. J.
AU - Lauer, R.
AU - Lesiak-Bzdak, M.
AU - Lünemann, J.
AU - Madsen, J.
AU - Maruyama, R.
AU - Mase, K.
AU - Matis, H. S.
AU - McNally, F.
AU - Meagher, K.
AU - Merck, M.
AU - Mészáros, P.
AU - Meures, T.
AU - Miarecki, S.
AU - Middell, E.
AU - Milke, N.
AU - Miller, J.
AU - Mohrmann, L.
AU - Montaruli, T.
AU - Morse, R.
AU - Movit, S. M.
AU - Nahnhauer, R.
AU - Naumann, U.
AU - Nowicki, S. C.
AU - Nygren, D. R.
AU - Obertacke, A.
AU - Odrowski, S.
AU - Olivas, A.
AU - Olivo, M.
AU - O'Murchadha, A.
AU - Panknin, S.
AU - Paul, L.
AU - Pepper, J. A.
AU - De Los Heros, C. Pérez
AU - Pieloth, D.
AU - Pirk, N.
AU - Posselt, J.
AU - Price, P. B.
AU - Przybylski, G. T.
AU - Rädel, L.
AU - Rawlins, K.
AU - Redl, P.
AU - Resconi, E.
AU - Rhode, W.
AU - Ribordy, M.
AU - Richman, M.
AU - Riedel, B.
AU - Rodrigues, J. P.
AU - Rothmaier, F.
AU - Rott, C.
AU - Ruhe, T.
AU - Rutledge, D.
AU - Ruzybayev, B.
AU - Ryckbosch, D.
AU - Salameh, T.
AU - Sander, H. G.
AU - Santander, M.
AU - Sarkar, S.
AU - Saba, S. M.
AU - Schatto, K.
AU - Scheel, M.
AU - Scheriau, F.
AU - Schmidt, T.
AU - Schmitz, M.
AU - Schoenen, S.
AU - Schöneberg, S.
AU - Schönherr, L.
AU - Schönwald, A.
AU - Schukraft, A.
AU - Schulte, L.
AU - Schulz, O.
AU - Seckel, D.
AU - Seo, S. H.
AU - Sestayo, Y.
AU - Seunarine, S.
AU - Smith, M. W.E.
AU - Soiron, M.
AU - Soldin, D.
AU - Spiczak, G. M.
AU - Spiering, C.
AU - Stamatikos, M.
AU - Stanev, T.
AU - Stasik, A.
AU - Stezelberger, T.
AU - Stokstad, R. G.
AU - Stößl, A.
AU - Strahler, E. A.
AU - Ström, R.
AU - Sullivan, G. W.
AU - Taavola, H.
AU - Taboada, I.
AU - Tamburro, A.
AU - Ter-Antonyan, S.
AU - Tilav, S.
AU - Toale, P. A.
AU - Toscano, S.
AU - Usner, M.
AU - Van Eijndhoven, N.
AU - Van Der Drift, D.
AU - Van Overloop, A.
AU - Van Santen, J.
AU - Vehring, M.
AU - Voge, M.
AU - Walck, C.
AU - Waldenmaier, T.
AU - Wallraff, M.
AU - Walter, M.
AU - Wasserman, R.
AU - Weaver, Ch
AU - Wendt, C.
AU - Westerhoff, S.
AU - Whitehorn, N.
AU - Wiebe, K.
AU - Wiebusch, C. H.
AU - Williams, D. R.
AU - Wissing, H.
AU - Wolf, M.
AU - Wood, T. R.
AU - Woschnagg, K.
AU - Xu, C.
AU - Xu, D. L.
AU - Xu, X. W.
AU - Yanez, J. P.
AU - Yodh, G.
AU - Yoshida, S.
AU - Zarzhitsky, P.
AU - Ziemann, J.
AU - Zilles, A.
AU - Zoll, M.
N1 - Funding Information: We acknowledge the support from the following agencies: U.S. National Science Foundation–Office of Polar Programs, U.S. National Science Foundation-Physics Division, University of Wisconsin Alumni Research Foundation, the Grid Laboratory Of Wisconsin (GLOW) grid infrastructure at the University of Wisconsin - Madison, the Open Science Grid (OSG) grid infrastructure; U.S. Department of Energy, and National Energy Research Scientific Computing Center, the Louisiana Optical Network Initiative (LONI) grid computing resources; National Science and Engineering Research Council of Canada; Swedish Research Council, Swedish Polar Research Secretariat, Swedish National Infrastructure for Computing (SNIC), and Knut and Alice Wallenberg Foundation, Sweden; German Ministry for Education and Research (BMBF), Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), Research Department of Plasmas with Complex Interactions (Bochum), Germany; Fund for Scientific Research (FNRS-FWO), FWO Odysseus programme, Flanders Institute to encourage scientific and technological research in industry (IWT), Belgian Federal Science Policy Office (Belspo); University of Oxford, United Kingdom; Marsden Fund, New Zealand; Australian Research Council; Japan Society for Promotion of Science (JSPS); the Swiss National Science Foundation (SNSF), Switzerland.
PY - 2013
Y1 - 2013
N2 - The mass composition of high energy cosmic rays depends on their production, acceleration, and propagation. The study of cosmic ray composition can therefore reveal hints of the origin of these particles. At the South Pole, the IceCube Neutrino Observatory is capable of measuring two components of cosmic ray air showers in coincidence: the electromagnetic component at high altitude (2835 m) using the IceTop surface array, and the muonic component above ∼1 TeV using the IceCube array. This unique detector arrangement provides an opportunity for precision measurements of the cosmic ray energy spectrum and composition in the region of the knee and beyond. We present the results of a neural network analysis technique to study the cosmic ray composition and the energy spectrum from 1 PeV to 30 PeV using data recorded using the 40-string/40-station configuration of the IceCube Neutrino Observatory.
AB - The mass composition of high energy cosmic rays depends on their production, acceleration, and propagation. The study of cosmic ray composition can therefore reveal hints of the origin of these particles. At the South Pole, the IceCube Neutrino Observatory is capable of measuring two components of cosmic ray air showers in coincidence: the electromagnetic component at high altitude (2835 m) using the IceTop surface array, and the muonic component above ∼1 TeV using the IceCube array. This unique detector arrangement provides an opportunity for precision measurements of the cosmic ray energy spectrum and composition in the region of the knee and beyond. We present the results of a neural network analysis technique to study the cosmic ray composition and the energy spectrum from 1 PeV to 30 PeV using data recorded using the 40-string/40-station configuration of the IceCube Neutrino Observatory.
KW - Composition
KW - Cosmic rays
KW - Energy spectrum
KW - IceCube
KW - IceTop
KW - Knee region
UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=84872167020&partnerID=8YFLogxK
UR - http://www.scopus.com/inward/citedby.url?scp=84872167020&partnerID=8YFLogxK
U2 - 10.1016/j.astropartphys.2012.11.003
DO - 10.1016/j.astropartphys.2012.11.003
M3 - Article
AN - SCOPUS:84872167020
VL - 42
SP - 15
EP - 32
JO - Astroparticle Physics
JF - Astroparticle Physics
SN - 0927-6505
ER -