Probing the origin of ultra-high-energy cosmic rays with neutrinos in the EeV energy range using the Pierre Auger Observatory

A. Aab, P. Abreu, M. Aglietta, I. F.M. Albuquerque, J. M. Albury, I. Allekotte, A. Almela, J. Alvarez Castillo, J. Alvarez-Muñiz, G. A. Anastasi, L. Anchordoqui, B. Andrada, S. Andringa, C. Aramo, H. Asorey, P. Assis, G. Avila, A. M. Badescu, A. Bakalova, A. BalaceanuF. Barbato, R. J.Barreira Luz, S. Baur, K. H. Becker, J. A. Bellido, C. Berat, M. E. Bertaina, X. Bertou, P. L. Biermann, J. Biteau, A. Blanco, J. Blazek, C. Bleve, M. Boháčová, D. Boncioli, C. Bonifazi, N. Borodai, A. M. Botti, J. Brack, T. Bretz, A. Bridgeman, F. L. Briechle, P. Buchholz, A. Bueno, S. Buitink, M. Buscemi, K. S. Caballero-Mora, L. Caccianiga, L. Calcagni, A. Cancio, F. Canfora, I. Caracas, J. M. Carceller, R. Caruso, A. Castellina, F. Catalani, G. Cataldi, L. Cazon, M. Cerda, J. A. Chinellato, K. Choi, J. Chudoba, L. Chytka, R. W. Clay, A. C.Cobos Cerutti, R. Colalillo, A. Coleman, M. R. Coluccia, R. Conceição, A. Condorelli, G. Consolati, F. Contreras, F. Convenga, M. J. Cooper, S. Coutu, C. E. Covault, B. Daniel, S. Dasso, K. Daumiller, B. R. Dawson, J. A. Day, R. M. De Almeida, S. J. De Jong, G. De Mauro, J. R.T.De Mello Neto, I. De Mitri, J. De Oliveira, V. De Souza, J. Debatin, M. Del Río, O. Deligny, N. Dhital, A. Di Matteo, M. L.Díaz Castro, C. Dobrigkeit, J. C. D'Olivo, Q. Dorosti, R. C.Dos Anjos, M. T. Dova, A. Dundovic, J. Ebr, R. Engel, M. Erdmann, C. O. Escobar, A. Etchegoyen, H. Falcke, J. Farmer, G. Farrar, A. C. Fauth, N. Fazzini, F. Feldbusch, F. Fenu, L. P. Ferreyro, J. M. Figueira, A. Filipčič, M. M. Freire, T. Fujii, A. Fuster, B. García, H. Gemmeke, F. Gesualdi, A. Gherghel-Lascu, P. L. Ghia, U. Giaccari, M. Giammarchi, M. Giller, D. Głas, J. Glombitza, F. Gobbi, G. Golup, M. Gómez Berisso, P. F.Gómez Vitale, J. P. Gongora, N. González, I. Goos, D. Góra, A. Gorgi, M. Gottowik, T. D. Grubb, F. Guarino, G. P. Guedes, E. Guido, S. Hahn, R. Halliday, M. R. Hampel, P. Hansen, D. Harari, T. A. Harrison, V. M. Harvey, A. Haungs, T. Hebbeker, D. Heck, P. Heimann, G. C. Hill, C. Hojvat, E. M. Holt, P. Homola, J. R. Hörandel, P. Horvath, M. Hrabovský, T. Huege, J. Hulsman, A. Insolia, P. G. Isar, J. A. Johnsen, J. Jurysek, A. Kääpä, K. H. Kampert, B. Keilhauer, N. Kemmerich, J. Kemp, H. O. Klages, M. Kleifges, J. Kleinfeller, D. Kuempel, G. Kukec Mezek, A. Kuotb Awad, B. L. Lago, D. Lahurd, R. G. Lang, R. Legumina, M. A.Leigui De Oliveira, V. Lenok, A. Letessier-Selvon, I. Lhenry-Yvon, O. C. Lippmann, D. Lo Presti, L. Lopes, R. López, A. López Casado, R. Lorek, Q. Luce, A. Lucero, M. Malacari, G. Mancarella, D. Mandat, B. C. Manning, J. Manshanden, P. Mantsch, A. G. Mariazzi, I. C. Mariş, G. Marsella, D. Martello, H. Martinez, O. Martínez Bravo, M. Mastrodicasa, H. J. Mathes, S. Mathys, J. Matthews, G. Matthiae, E. Mayotte, P. O. Mazur, G. Medina-Tanco, D. Melo, A. Menshikov, K. D. Merenda, S. Michal, M. I. Micheletti, L. Miramonti, D. Mockler, S. Mollerach, F. Montanet, C. Morello, G. Morlino, M. Mostafá, A. L. Müller, M. A. Muller, S. Müller, R. Mussa, W. M. Namasaka, L. Nellen, M. Niculescu-Oglinzanu, M. Niechciol, D. Nitz, D. Nosek, V. Novotny, L. Nožka, A. Nucita, L. A. Núñez, A. Olinto, M. Palatka, J. Pallotta, M. P. Panetta, P. Papenbreer, G. Parente, A. Parra, M. Pech, F. Pedreira, J. Pkala, R. Pelayo, J. Peña-Rodriguez, L. A.S. Pereira, M. Perlin, L. Perrone, C. Peters, S. Petrera, J. Phuntsok, T. Pierog, M. Pimenta, V. Pirronello, M. Platino, J. Poh, B. Pont, C. Porowski, M. Pothast, R. R. Prado, P. Privitera, M. Prouza, A. Puyleart, S. Querchfeld, S. Quinn, R. Ramos-Pollan, J. Rautenberg, D. Ravignani, M. Reininghaus, J. Ridky, F. Riehn, M. Risse, P. Ristori, V. Rizi, W. Rodrigues De Carvalho, J. Rodriguez Rojo, M. J. Roncoroni, M. Roth, E. Roulet, A. C. Rovero, P. Ruehl, S. J. Saffi, A. Saftoiu, F. Salamida, H. Salazar, G. Salina, J. D.Sanabria Gomez, F. Sánchez, E. M. Santos, E. Santos, F. Sarazin, R. Sarmento, C. Sarmiento-Cano, R. Sato, P. Savina, M. Schauer, V. Scherini, H. Schieler, M. Schimassek, M. Schimp, F. Schlüter, D. Schmidt, O. Scholten, P. Schovánek, F. G. Schröder, S. Schröder, J. Schumacher, S. J. Sciutto, M. Scornavacche, R. C. Shellard, G. Sigl, G. Silli, O. Sima, R. Šmída, G. R. Snow, P. Sommers, J. F. Soriano, J. Souchard, R. Squartini, M. Stadelmaier, D. Stanca, S. Stanič, J. Stasielak, P. Stassi, M. Stolpovskiy, A. Streich, M. Suárez-Durán, T. Sudholz, T. Suomijärvi, A. D. Supanitsky, J. Šupík, Z. Szadkowski, A. Taboada, O. A. Taborda, A. Tapia, C. Timmermans, P. Tobiska, C. J.Todero Peixoto, B. Tomé, G. Torralba Elipe, A. Travaini, P. Travnicek, M. Trini, M. Tueros, R. Ulrich, M. Unger, M. Urban, J. F.Valdés Galicia, I. Valiño, L. Valore, P. Van Bodegom, A. M.Van Den Berg, A. Van Vliet, E. Varela, B. Vargas Cárdenas, A. Vásquez-Ramírez, D. Veberič, C. Ventura, I. D.Vergara Quispe, V. Verzi, J. Vicha, L. Villaseñor, J. Vink, S. Vorobiov, H. Wahlberg, A. A. Watson, M. Weber, A. Weindl, M. Wiedeński, L. Wiencke, H. Wilczyński, T. Winchen, M. Wirtz, D. Wittkowski, B. Wundheiler, L. Yang, A. Yushkov, E. Zas, D. Zavrtanik, M. Zavrtanik, L. Zehrer, A. Zepeda, B. Zimmermann, M. Ziolkowski, F. Zuccarello

Research output: Contribution to journalArticle

10 Scopus citations

Abstract

Neutrinos with energies above 1017 eV are detectable with the Surface Detector Array of the Pierre Auger Observatory. The identification is efficiently performed for neutrinos of all flavors interacting in the atmosphere at large zenith angles, as well as for Earth-skimming τ neutrinos with nearly tangential trajectories relative to the Earth. No neutrino candidates were found in ∼ 14.7 years of data taken up to 31 August 2018. This leads to restrictive upper bounds on their flux. The 90% C.L. single-flavor limit to the diffuse flux of ultra-high-energy neutrinos with an Eν -2 spectrum in the energy range 1.0 × 1017 eV -2.5 × 1019 eV is E2 dNν/dEν < 4.4 × 10-9 GeV cm-2 s-1 sr-1, placing strong constraints on several models of neutrino production at EeV energies and on the properties of the sources of ultra-high-energy cosmic rays.

Original languageEnglish
Article number022
JournalJournal of Cosmology and Astroparticle Physics
Volume2019
Issue number10
DOIs
StatePublished - 8 Oct 2019

Keywords

  • cosmic ray experiments
  • cosmological neutrinos
  • neutrino astronomy
  • ultra high energy cosmic rays

Fingerprint Dive into the research topics of 'Probing the origin of ultra-high-energy cosmic rays with neutrinos in the EeV energy range using the Pierre Auger Observatory'. Together they form a unique fingerprint.

  • Cite this

    Aab, A., Abreu, P., Aglietta, M., Albuquerque, I. F. M., Albury, J. M., Allekotte, I., Almela, A., Castillo, J. A., Alvarez-Muñiz, J., Anastasi, G. A., Anchordoqui, L., Andrada, B., Andringa, S., Aramo, C., Asorey, H., Assis, P., Avila, G., Badescu, A. M., Bakalova, A., ... Zuccarello, F. (2019). Probing the origin of ultra-high-energy cosmic rays with neutrinos in the EeV energy range using the Pierre Auger Observatory. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, 2019(10), [022]. https://doi.org/10.1088/1475-7516/2019/10/022