Volume 501 - 39th International Cosmic Ray Conference (ICRC2025) - Cosmic-Ray Indirect
Constraints on the spread of nuclear masses in ultra-high-energy cosmic rays based on the Phase I hybrid data from the Pierre Auger Observatory
 The Pierre Auger Collaboration, A. Abdul Halim, P. Abreu, M. Aglietta, I. Allekotte, K. Almeida Cheminant, A. Almela, R. Aloisio, J. Alvarez-Muñiz, A. Ambrosone, J. Ammerman Yebra, G.A. Anastasi, L.A. Anchordoqui, B. Andrada, L. Andrade Dourado, S. Andringa, L. Apollonio, C. Aramo, E. Arnone, J.C. Arteaga Velazquez, P. Assis, G. Avila, E. Avocone, A. Bakalova, F. Barbato, A. Bartz Mocellin, J.A. Bellido, C. Berat, M.E. Bertaina, M. Bianciotto, P.L. Biermann, V. Binet, K. Bismark, T. Bister, J. Biteau, J. Blazek, J. Blümer, M. Bohacova, D. Boncioli, C. Bonifazi, L. Bonneau Arbeletche, N. Borodai, J. Brack, P.G. Brichetto Orchera, F.L. Briechle, A. Bueno, S. Buitink, M. Buscemi, M. Büsken, A. Bwembya, K.S. Caballero-Mora, S. Cabana-Freire, L. Caccianiga, F. Campuzano, J. Caraça-Valente, R. Caruso, A. Castellina, F. Catalani, G. Cataldi, L. Cazon, M. Cerda, B. Čermáková, A. Cermenati, J.A. Chinellato, J. Chudoba, L. Chytka, R.W. Clay, A. Cobos Cerutti, R. Colalillo, R. Conceição, G. Consolati, M. Conte, F. Convenga, D. Correia dos Santos, P.J. Costa, C. Covault, M. Cristinziani, C.S. Cruz Sanchez, S. Dasso, K. Daumiller, B.R. Dawson, R.M. de Almeida, E.T. de Boone, B. de Errico, J. de Jesús, S.J. de Jong, J. de Mello Neto, I. De Mitri, J. de Oliveira, D. de Oliveira Franco, F. de Palma, V. de Souza, E. De Vito, A. Del Popolo, O. Deligny, N. Denner, L. Deval, A. di Matteo, C. Dobrigkeit, J.C. D'Olivo, L.M. Domingues Mendes, Q. Dorosti, J. dos Anjos, R.C. dos Anjos, J. Ebr, F.H. Ellwanger, R. Engel, I. Epicoco, M. Erdmann, A. Etchegoyen, C. Evoli, H. Falcke, G.R. Farrar, A. Fauth, T. Fehler, F. Feldbusch, A. Fernandes, M. Fernandez, B. Fick, J.M. Figueira, P. Filip, A. Filipcic, T. Fitoussi, B. Flaggs, T. Fodran, A. Franco, M. Freitas, T. Fujii, A. Fuster, C. Galea, B. Garcia, C. Gaudu, P.L. Ghia, U. Giaccari, F. Gobbi, F. Gollan, G. Golup, M. Gómez Berisso, P.F. Gómez Vitale, J.P. Gongora, J.M. Gonzalez, N.M. Gonzalez, D. Gora, A. Gorgi, M. Gottowik, F. Guarino, G. Guedes, L. Gülzow, S. Hahn, P. Hamal, M.R. Hampel, P.M. Hansen, V.M. Harvey, A. Haungs, T. Hebbeker, C. Hojvat, J. Hörandel, P. Horvath, M. Hrabovsky, T. Huege, A. Insolia, P.G. Isar, M. Ismaiel, P. Janecek, V. Jilek, K.H. Kampert, B. Keilhauer, A. Khakurdikar, V.V. Kizakke Covilakam, H. Klages, M. Kleifges, J. Köhler, F. Krieger, M. Kubatova, N. Kunka, B.L. Lago, N. Langner, N. Leal, M.A. Leigui de Oliveira, Y. Lema-Capeans, A. Letessier-Selvon, I. Lhenry-Yvon, L. Lopes, J.P. Lundquist, M. Mallamaci, D. Mandat, P. Mantsch, F.M. Mariani, A. Mariazzi, I.C. Maris, G. Marsella, D. Martello, S. Martinelli, M.A. Martins, H.J. Mathes, J. Matthews, G. Matthiae, E.W. Mayotte, S. Mayotte, P. Mazur, G. Medina-Tanco, J. Meinert, D. Melo, A. Menshikov, C. Merx, S. Michal, M.I. Micheletti, L. Miramonti, M. Mogarkar, S. Mollerach, F. Montanet, L. Morejon, K. Mulrey, R. Mussa, W.M. Namasaka, S. Negi, L. Nellen, K. Nguyen, G. Nicora, M. Niechciol, D. Nitz, D. Nosek, A. Novikov, V. Novotný, L. Nozka, A. Nucita, L.A. Nunez, J. Ochoa, C. Oliveira, L. Östman, M. Palatka, J. Pallotta, S. Panja, G. Parente, T. Paulsen, J. Pawlowsky, M. Pech, J. Pękala, R. Pelayo, V. Pelgrims, L.A. Pereira, E.E. Pereira Martins, C. Pérez Bertolli, L. Perrone, S. Petrera, C. Petrucci, T. Pierog, M. Pimenta, M. Platino, B. Pont, M. Pourmohammad Shahvar, P. Privitera, C. Priyadarshi, M. Prouza, K. Pytel, S. Querchfeld, J. Rautenberg, D. Ravignani, J.V. Reginatto Akim, A. Reuzki, J. Ridky, F. Riehn, M. Risse, V. Rizi, E. Rodriguez, G. Rodriguez Fernandez, J.R. Rodriguez Rojo, S. Rossoni, M. Roth, E. Roulet, A. Rovero, A. Saftoiu, M. Saharan, F. Salamida, H.I. Salazar, G. Salina, P. Sampathkumar, N. San Martin, J. Sanabria Gomez, F.A. Sánchez, E.M. Santos, E. Santos, F. Sarazin, R. Sarmento, R. Sato, P. Savina, V. Scherini, H. Schieler, M. Schimassek, M. Schimp, D. Schmidt, O. Scholten, H. Schoorlemmer, P. Schovanek, F.G. Schröder, J. Schulte, T. Schulz, S.J. Sciutto, M. Scornavacche, A. Sedoski, A. Segreto, S. Sehgal, S.U. Shivashankara, G. Sigl, K. Simkova, F. Simon, R. Smida, P. Sommers, R. Squartini, M. Stadelmaier, S. Stanič, J. Stasielak, P. Stassi, S. Strähnz, M. Straub, T. Suomijarvi, A.D. Supanitsky, Z. Svozilikova, K. Syrokvas, Z. Szadkowski, F. Tairli, M. Tambone, A. Tapia, C. Taricco, C. Timmermans, O. Tkachenko, P. Tobiska, C.J. Todero Peixoto, B. Tomé, A. Travaini, P. Travnicek, M.J. Tueros, M. Unger, R. Uzeiroska, L. Vaclavek, M. Vacula, I. Vaiman, J.F. Valdés Galicia, L. Valore, P. van Dillen, E. Varela, V. Vašíčková, A. Vásquez-Ramírez, D. Veberic, I.D. Vergara Quispe, S. Verpoest, V. Verzi, J. Vicha, J. Vink, S. Vorobiov, J.B. Vuta, C.K.O. Watanabe, A. Watson, A. Weindl, M. Weitz, L. Wiencke, H. Wilczyński, B. Wundheiler, B. Yue, A. Yushkov*, E. Zas, D. Zavrtanik and M. Zavrtaniket al. (click to show)
*: corresponding author
Full text: pdf
Pre-published on: September 24, 2025
Published on: December 30, 2025
Abstract
We present an analysis of the correlation between the depth of the maximum of air-shower profiles and the signal in water-Cherenkov stations in events registered simultaneously by the fluorescence and surface detectors of the Pierre Auger Observatory. The analysis enables us to place constraints on the spread of nuclear masses in ultra-high-energy cosmic rays with a minor impact from the experimental systematic uncertainties and uncertainties in air-shower simulations. Due to this unique feature, the correlation analysis has previously allowed us to exclude all pure and proton-helium compositions near the ankle in the cosmic-ray energy spectrum at $5\sigma$ confidence level. The same property makes the correlation analysis an effective tool for testing the consistency of predictions of the post-LHC hadronic interaction models, including their latest versions such as EPOS LHC-R, QGSJet-III-01, Sibyll$^{\bigstar}$ and Sibyll 2.3e. In this work, the correlation analysis using the Phase I hybrid data from the Pierre Auger Observatory is presented. The analysis uses the newest generation of hadronic interaction models and covers an extended energy range around the ankle in the cosmic-ray spectrum.
DOI: https://doi.org/10.22323/1.501.0442
How to cite

Metadata are provided both in article format (very similar to INSPIRE) as this helps creating very compact bibliographies which can be beneficial to authors and readers, and in proceeding format which is more detailed and complete.

Open Access
Creative Commons LicenseCopyright owned by the author(s) under the term of the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.