Limit on the diffuse flux of ultrahigh energy tau neutrinos with the surface detector of the Pierre Auger Observatory

J. Abraham, P. Abreu, M. Aglietta, C. Aguirre, E. J. Ahn, D. Allard, I. Allekotte, J. Allen, P. Allison, J. Alvarez-Muñiz, M. Ambrosio, L. Anchordoqui, S. Andringa, A. Anzalone, C. Aramo, S. Argirò, K. Arisaka, F. Arneodo, F. Arqueros, T. AschH. Asorey, P. Assis, J. Aublin, M. Ave, G. Avila, T. Bäcker, D. Badagnani, K. B. Barber, A. F. Barbosa, S. L C Barroso, B. Baughman, P. Bauleo, J. J. Beatty, T. Beau, B. R. Becker, K. H. Becker, A. Bellétoile, J. A. Bellido, S. Benzvi, C. Berat, P. Bernardini, X. Bertou, P. L. Biermann, P. Billoir, O. Blanch-Bigas, F. Blanco, C. Bleve, H. Blümer, M. Boháčová, C. Bonifazi, R. Bonino, J. Brack, P. Brogueira, W. C. Brown, R. Bruijn, P. Buchholz, A. Bueno, R. E. Burton, N. G. Busca, K. S. Caballero-Mora, L. Caramete, R. Caruso, W. Carvalho, A. Castellina, O. Catalano, L. Cazon, R. Cester, J. Chauvin, A. Chiavassa, J. A. Chinellato, A. Chou, J. Chudoba, J. Chye, R. W. Clay, E. Colombo, R. Conceição, B. Connolly, F. Contreras, J. Coppens, A. Cordier, U. Cotti, S. Coutu, C. E. Covault, A. Creusot, A. Criss, J. Cronin, A. Curutiu, S. Dagoret-Campagne, K. Daumiller, B. R. Dawson, R. M. De Almeida, M. De Domenico, C. De Donato, S. J. De Jong, G. De La Vega, W. J M De Mello Junior, J. R T De Mello Neto, I. De Mitri, V. De Souza, G. Decerprit, L. Del Peral, O. Deligny, A. Della Selva, C. Delle Fratte, H. Dembinski, C. Di Giulio, J. C. Diaz, P. N. Diep, C. Dobrigkeit, J. C. D'Olivo, P. N. Dong, D. Dornic, A. Dorofeev, J. C. Dos Anjos, M. T. Dova, D. D'Urso, I. Dutan, M. A. Duvernois, R. Engel, M. Erdmann, C. O. Escobar, A. Etchegoyen, P. Facal San Luis, H. Falcke, G. Farrar, A. C. Fauth, N. Fazzini, F. Ferrer, A. Ferrero, B. Fick, A. Filevich, A. Filipčič, I. Fleck, S. Fliescher, C. E. Fracchiolla, E. D. Fraenkel, W. Fulgione, R. F. Gamarra, S. Gambetta, B. García, D. García Gámez, D. Garcia-Pinto, X. Garrido, G. Gelmini, H. Gemmeke, P. L. Ghia, U. Giaccari, M. Giller, H. Glass, L. M. Goggin, M. S. Gold, G. Golup, F. Gomez Albarracin, M. Gómez Berisso, P. Gonçalves, M. Gonçalves Do Amaral, D. Gonzalez, J. G. Gonzalez, D. Góra, A. Gorgi, P. Gouffon, S. Grebe, M. Grigat, A. F. Grillo, Y. Guardincerri, F. Guarino, G. P. Guedes, J. Gutiérrez, J. D. Hague, V. Halenka, P. Hansen, D. Harari, S. Harmsma, J. L. Harton, A. Haungs, M. D. Healy, T. Hebbeker, G. Hebrero, D. Heck, C. Hojvat, V. C. Holmes, P. Homola, J. R. Hörandel, A. Horneffer, M. Hrabovský, T. Huege, M. Hussain, M. Iarlori, A. Insolia, F. Ionita, A. Italiano, S. Jiraskova, M. Kaducak, K. H. Kampert, T. Karova, P. Kasper, B. Kégl, B. Keilhauer, E. Kemp, R. M. Kieckhafer, H. O. Klages, M. Kleifges, J. Kleinfeller, R. Knapik, J. Knapp, D. H. Koang, A. Krieger, O. Krömer, D. Kruppke, D. Kuempel, N. Kunka, A. Kusenko, G. La Rosa, C. Lachaud, B. L. Lago, M. S A B Leão, D. Lebrun, P. Lebrun, J. Lee, M. A. Leigui De Oliveira, A. Lemiere, A. Letessier-Selvon, M. Leuthold, I. Lhenry-Yvon, R. López, A. Lopez Agüera, J. Lozano Bahilo, A. Lucero, R. Luna García, M. C. MacCarone, C. MacOlino, S. Maldera, D. Mandat, P. Mantsch, A. G. Mariazzi, I. C. Maris, H. R. Marquez Falcon, D. Martello, J. Martínez, O. Martínez Bravo, H. J. Mathes, J. Matthews, J. A J Matthews, G. Matthiae, D. Maurizio, P. O. Mazur, M. McEwen, R. R. McNeil, G. Medina-Tanco, M. Melissas, D. Melo, E. Menichetti, A. Menshikov, R. Meyhandan, M. I. Micheletti, G. Miele, W. Miller, L. Miramonti, S. Mollerach, M. Monasor, D. Monnier Ragaigne, F. Montanet, B. Morales, C. Morello, J. C. Moreno, C. Morris, M. Mostafá, S. Mueller, M. A. Muller, R. Mussa, G. Navarra, J. L. Navarro, S. Navas, P. Necesal, L. Nellen, C. Newman-Holmes, D. Newton, P. T. Nhung, N. Nierstenhoefer, D. Nitz, D. Nosek, L. Nožka, J. Oehlschläger, A. Olinto, V. M. Olmos-Gilbaja, M. Ortiz, F. Ortolani, N. Pacheco, D. Pakk Selmi-Dei, M. Palatka, J. Pallotta, G. Parente, E. Parizot, S. Parlati, S. Pastor, M. Patel, T. Paul, V. Pavlidou, K. Payet, M. Pech, J. Pȩkala, R. Pelayo, I. M. Pepe, L. Perrone, R. Pesce, E. Petermann, S. Petrera, P. Petrinca, A. Petrolini, Y. Petrov, J. Petrovic, C. Pfendner, A. Pichel, R. Piegaia, T. Pierog, M. Pimenta, T. Pinto, V. Pirronello, O. Pisanti, M. Platino, J. Pochon, V. H. Ponce, M. Pontz, P. Privitera, M. Prouza, E. J. Quel, J. Rautenberg, D. Ravignani, A. Redondo, S. Reucroft, B. Revenu, F. A S Rezende, J. Ridky, S. Riggi, M. Risse, C. Rivière, V. Rizi, C. Robledo, G. Rodriguez, J. Rodriguez Martino, J. Rodriguez Rojo, I. Rodriguez-Cabo, M. D. Rodríguez-Frías, G. Ros, J. Rosado, M. Roth, B. Rouillé-D'Orfeuil, E. Roulet, A. C. Rovero, F. Salamida, H. Salazar, G. Salina, F. Sánchez, M. Santander, C. E. Santo, E. M. Santos, F. Sarazin, S. Sarkar, R. Sato, N. Scharf, V. Scherini, H. Schieler, P. Schiffer, A. Schmidt, F. Schmidt, T. Schmidt, O. Scholten, H. Schoorlemmer, J. Schovancova, P. Schovánek, F. Schroeder, S. Schulte, F. Schüssler, D. Schuster, S. J. Sciutto, M. Scuderi, A. Segreto, D. Semikoz, M. Settimo, R. C. Shellard, I. Sidelnik, B. B. Siffert, N. Smetniansky De Grande, A. Smiałkowski, R. Šmída, B. E. Smith, G. R. Snow, P. Sommers, J. Sorokin, H. Spinka, R. Squartini, E. Strazzeri, A. Stutz, F. Suarez, T. Suomijärvi, A. D. Supanitsky, M. S. Sutherland, J. Swain, Z. Szadkowski, A. Tamashiro, A. Tamburro, T. Tarutina, O. Taşcǎu, R. Tcaciuc, D. Tcherniakhovski, N. T. Thao, D. Thomas, R. Ticona, J. Tiffenberg, C. Timmermans, W. Tkaczyk, C. J. Todero Peixoto, B. Tomé, A. Tonachini, I. Torres, P. Travnicek, D. B. Tridapalli, G. Tristram, E. Trovato, V. Tuci, M. Tueros, R. Ulrich, M. Unger, M. Urban, J. F. Valdés Galicia, I. Valiño, L. Valore, A. M. Van Den Berg, V. Van Elewyck, R. A. Vázquez, D. Veberič, A. Velarde, T. Venters, V. Verzi, M. Videla, L. Villaseñor, S. Vorobiov, L. Voyvodic, H. Wahlberg, P. Wahrlich, O. Wainberg, D. Warner, A. A. Watson, S. Westerhoff, B. J. Whelan, G. Wieczorek, L. Wiencke, B. Wilczyńska, H. Wilczyński, C. Wileman, M. G. Winnick, H. Wu, B. Wundheiler, P. Younk, G. Yuan, E. Zas, D. Zavrtanik, M. Zavrtanik, I. Zaw, A. Zepeda, M. Ziolkowski

    Research output: Contribution to journalArticlepeer-review

    Abstract

    Data collected at the Pierre Auger Observatory are used to establish an upper limit on the diffuse flux of tau neutrinos in the cosmic radiation. Earth-skimming ντ may interact in the Earth's crust and produce a τ lepton by means of charged-current interactions. The τ lepton may emerge from the Earth and decay in the atmosphere to produce a nearly horizontal shower with a typical signature, a persistent electromagnetic component even at very large atmospheric depths. The search procedure to select events induced by τ decays against the background of normal showers induced by cosmic rays is described. The method used to compute the exposure for a detector continuously growing with time is detailed. Systematic uncertainties in the exposure from the detector, the analysis, and the involved physics are discussed. No τ neutrino candidates have been found. For neutrinos in the energy range 2×1017eV<Eν<2×1019eV, assuming a diffuse spectrum of the form Eν-2, data collected between 1 January 2004 and 30 April 2008 yield a 90% confidence-level upper limit of Eν2dNντ/dEν<9×10- 8GeVcm-2s-1sr-1.

    Original languageEnglish (US)
    Article number102001
    JournalPhysical Review D - Particles, Fields, Gravitation and Cosmology
    Volume79
    Issue number10
    DOIs
    StatePublished - May 1 2009

    ASJC Scopus subject areas

    • Nuclear and High Energy Physics
    • Physics and Astronomy (miscellaneous)

    Fingerprint Dive into the research topics of 'Limit on the diffuse flux of ultrahigh energy tau neutrinos with the surface detector of the Pierre Auger Observatory'. Together they form a unique fingerprint.

    Cite this