Update on the Combined Analysis of Muon Measurements from Nine Air Shower Experiments

Soldin D.; Fomin Yu.A.; Kalmykov N.N.; Karpikov I.S.; Kulikov G.V.; Kuznetsov M.Yu.; Rubtsov G.I.; Sulakov V.P.; Troitsky S.V.; Abbasi R.; Ackermann M.; Adams J.; Aguilar J.A.; Ahlers M.; Ahrens M.; Alispach C.; Alves A.A., Jr.; Amin N.M.; An R.; Andeen K.; Anderson T.; Anton G.; Argüelles C.; Ashida Y.; Axani S.; Bai X.; Balagopal A.V.; Barbano A.; Barwick S.W.; Bastian B.; Basu V.; Baur S.; Bay R.; Beatty J.J.; Becker K.-H.; Becker Tjus J.; Bellenghi C.; BenZvi S.; Berley D.; Bernardini E.; Besson D.Z.; Binder G.; Bindig D.; Blaufuss E.; Blot S.; Boddenberg M.; Bontempo F.; Borowka J.; Böser S.; Botner O.; Böttcher J.; Bourbeau E.; Bradascio F.; Braun J.; Bron S.; Brostean-Kaiser J.; Browne S.; Burgman A.; Burley R.T.; Busse R.S.; Campana M.A.; Carnie-Bronca E.G.; Chen C.; Chirkin D.; Choi K.; Clark B.A.; Clark K.; Classen L.; Coleman A.; Collin G.H.; Conrad J.M.; Coppin P.; Correa P.; Cowen D.F.; Cross R.; Dappen C.; Dave P.; De Clercq C.; DeLaunay J.J.; Dembinski H.; Deoskar K.; De Ridder S.; Desai A.; Desiati P.; de Vries K.D.; de Wasseige G.; de With M.; DeYoung T.; Dharani S.; Diaz A.; Díaz-Vélez J.C.; Dittmer M.; Dujmovic H.; Dunkman M.; DuVernois M.A.; Dvorak E.; Ehrhardt T.; Eller P.; Engel R.; Erpenbeck H.; Evans J.; Evenson P.A.; Fan K.L.; Fazely A.R.; Fiedlschuster S.; Fienberg A.T.; Filimonov K.; Finley C.; Fischer L.; Fox D.; Franckowiak A.; Friedman E.; Fritz A.; Fürst P.; Gaisser T.K.; Gallagher J.; Ganster E.; Garcia A.; Garrappa S.; Gerhardt L.; Ghadimi A.; Glaser C.; Glauch T.; Glüsenkamp T.; Goldschmidt A.; Gonzalez J.G.; Goswami S.; Grant D.; Grégoire T.; Griswold S.; Gündüz M.; Günther C.; Haack C.; Hallgren A.; Halliday R.; Halve L.; Halzen F.; Ha Minh M.; Hanson K.; Hardin J.; Harnisch A.A.; Haungs A.; Hauser S.; Hebecker D.; Helbing K.; Henningsen F.; Hettinger E.C.; Hickford S.; Hignight J.; Hill C.; Hill G.C.; Hoffman K.D.; Hoffmann R.; Hoinka T.; Hokanson-Fasig B.; Hoshina K.; Huang F.; Huber M.; Huber T.; Hultqvist K.; Hünnefeld M.; Hussain R.; In S.; Iovine N.; Ishihara A.; Jansson M.; Japaridze G.S.; Jeong M.; Jones B.J.P.; Kang D.; Kang W.; Kang X.; Kappes A.; Kappesser D.; Karg T.; Karl M.; Karle A.; Katz U.; Kauer M.; Kellermann M.; Kelley J.L.; Kheirandish A.; Kin K.; Kintscher T.; Kiryluk J.; Klein S.R.; Koirala R.; Kolanoski H.; Kontrimas T.; Köpke L.; Kopper C.; Kopper S.; Koskinen D.J.; Koundal P.; Kovacevich M.; Kowalski M.; Kozynets T.; Kun E.; Kurahashi N.; Lad N.; Lagunas Gualda C.; Lanfranchi J.L.; Larson M.J.; Lauber F.; Lazar J.P.; Lee J.W.; Leonard K.; Leszczyńska A.; Li Y.; Lincetto M.; Liu Q.R.; Liubarska M.; Lohfink E.; Lozano Mariscal C.J.; Lu L.; Lucarelli F.; Ludwig A.; Luszczak W.; Lyu Y.; Ma W.Y.; Madsen J.; Mahn K.B.M.; Makino Y.; Mancina S.; Mariş I.C.; Maruyama R.; Mase K.; McElroy T.; McNally F.; Mead J.V.; Meagher K.; Medina A.; Meier M.; Meighen-Berger S.; Micallef J.; Mockler D.; Montaruli T.; Moore R.W.; Morse R.; Moulai M.; Naab R.; Nagai R.; Naumann U.; Necker J.; Nguyên L.V.; Niederhausen H.; Nisa M.U.; Nowicki S.C.; Nygren D.R.; Obertacke Pollmann A.; Oehler M.; Olivas A.; O'Sullivan E.; Pandya H.; Pankova D.V.; Park N.; Parker G.K.; Paudel E.N.; Paul L.; Pérez de los Heros C.; Peters L.; Peterson J.; Philippen S.; Pieloth D.; Pieper S.; Pittermann M.; Pizzuto A.; Plum M.; Popovych Y.; Porcelli A.; Prado Rodriguez M.; Price P.B.; Pries B.; Przybylski G.T.; Raab C.; Raissi A.; Rameez M.; Rawlins K.; Rea I.C.; Rehman A.; Reichherzer P.; Reimann R.; Renzi G.; Resconi E.; Reusch S.; Rhode W.; Richman M.; Riedel B.; Roberts E.J.; Robertson S.; Roellinghoff G.; Rongen M.; Rott C.; Ruhe T.; Ryckbosch D.; Rysewyk Cantu D.; Safa I.; Saffer J.; Sanchez Herrera S.E.; Sandrock A.; Sandroos J.; Santander M.; Sarkar S.; Satalecka K.; Scharf M.; Schaufel M.; Schieler H.; Schindler S.; Schlunder P.; Schmidt T.; Schneider A.; Schneider J.; Schröder F.G.; Schumacher L.; Schwefer G.; Sclafani S.; Seckel D.; Seunarine S.; Sharma A.; Shefali S.; Silva M.; Skrzypek B.; Smithers B.; Snihur R.; Soedingrekso J.; Spannfellner C.; Spiczak G.M.; Spiering C.; Stachurska J.; Stamatikos M.; Stanev T.; Stein R.; Stettner J.; Steuer A.; Stezelberger T.; Stürwald T.; Stuttard T.; Sullivan G.W.; Taboada I.; Tenholt F.; Ter-Antonyan S.; Tilav S.; Tischbein F.; Tollefson K.; Tomankova L.; Tönnis C.; Toscano S.; Tosi D.; Trettin A.; Tselengidou M.; Tung C.F.; Turcati A.; Turcotte R.; Turley C.F.; Twagirayezu J.P.; Ty B.; Unland Elorrieta M.A.; Valtonen-Mattila N.; Vandenbroucke J.; van Eijndhoven N.; Vannerom D.; van Santen J.; Verpoest S.; Vraeghe M.; Walck C.; Watson T.B.; Weaver C.; Weigel P.; Weindl A.; Weiss M.J.; Weldert J.; Wendt C.; Werthebach J.; Weyrauch M.; Whitehorn N.; Wiebusch C.H.; Williams D.R.; Wolf M.; Woschnagg K.; Wrede G.; Wulff J.; Xu X.W.; Xu Y.; Yanez J.P.; Yoshida S.; Yu S.; Yuan T.; Zhang Z.; Apel W.D.; Arteaga-Velázquez J.C.; Bekk K.; Bertaina M.; Blümer J.; Bozdog H.; Cantoni E.; Chiavassa A.; Cossavella F.; Daumiller K.; de Souza V.; Di Pierro F.; Doll P.; Fuhrmann D.; Gherghel-Lascu A.; Gils H.J.; Glasstetter R.; Grupen C.; Heck D.; Hörandel J.R.; Huege T.; Kampert K.-H.; Klages H.O.; Link K.; Łuczak P.; Mathes H.J.; Mayer H.J.; Milke J.; Morello C.; Oehlschläger J.; Ostapchenko S.; Pierog T.; Rebel H.; Rivera-Rangel D.; Roth M.; Schoo S.; Sima O.; Toma G.; Trinchero G.C.; Ulrich H.; Wochele J.; Zabierowski J.; Barbashina N.S.; Bogdanov A.G.; Khokhlov S.S.; Kindin V.V.; Kokoulin R.P.; Kompaniets K.G.; Mannocchi G.; Petrukhin A.A.; Shutenko V.V.; Yashin I.I.; Yurina E.A.; Zadeba E.A.; Abreu P.; Aglietta M.; Albury J.M.; Allekotte I.; Almela A.; Alvarez-Muñiz J.; Alves Batista R.; Anastasi G.A.; Anchordoqui L.; Andrada B.; Andringa S.; Aramo C.; Araújo Ferreira P.R.; Asorey H.; Assis P.; Avila G.; Badescu A.M.; Bakalova A.; Balaceanu A.; Barbato F.; Barreira Luz R.J.; Bellido J.A.; Berat C.; Bertou X.; Biermann P.L.; Binet V.; Bismark K.; Bister T.; Biteau J.; Blazek J.; Bleve C.; Boháčová M.; Boncioli D.; Bonifazi C.; Bonneau Arbeletche L.; Borodai N.; Botti A.M.; Brack J.; Bretz T.; Brichetto Orchera P.G.; Briechle F.L.; Buchholz P.; Bueno A.; Buitink S.; Buscemi M.; Büsken M.; Caballero-Mora K.S.; Caccianiga L.; Canfora F.; Caracas I.; Carceller J.M.; Caruso R.; Castellina A.; Catalani F.; Cataldi G.; Cazon L.; Cerda M.; Chinellato J.A.; Chudoba J.; Chytka L.; Clay R.W.; Cobos Cerutti A.C.; Colalillo R.; Coluccia M.R.; Conceição R.; Condorelli A.; Consolati G.; Contreras F.; Convenga F.; Correia dos Santos D.; Covault C.E.; Dasso S.; Dawson B.R.; Day J.A.; de Almeida R.M.; de Jesús J.; de Jong S.J.; De Mauro G.; de Mello Neto J.R.T.; De Mitri I.; de Oliveira J.; de Oliveira Franco D.; de Palma F.; De Vito E.; del Río M.; Deligny O.; Deval L.; di Matteo A.; Dobrigkeit C.; D'Olivo J.C.; Domingues Mendes L.M.; dos Anjos R.C.; dos Santos D.; Dova M.T.; Ebr J.; Epicoco I.; Erdmann M.; Escobar C.O.; Etchegoyen A.; Falcke H.; Farmer J.; Farrar G.; Fauth A.C.; Fazzini N.; Feldbusch F.; Fenu F.; Fick B.; Figueira J.M.; Filipčič A.; Fitoussi T.; Fodran T.; Freire M.M.; Fujii T.; Fuster A.; Galea C.; Galelli C.; García B.; Garcia Vegas A.L.; Gemmeke H.; Gesualdi F.; Ghia P.L.; Giaccari U.; Giammarchi M.; Glombitza J.; Gobbi F.; Gollan F.; Golup G.; Gómez Berisso M.; Gómez Vitale P.F.; Gongora J.P.; González J.M.; González N.; Goos I.; Góra D.; Gorgi A.; Gottowik M.; Grubb T.D.; Guarino F.; Guedes G.P.; Guido E.; Hahn S.; Hamal P.; Hampel M.R.; Hansen P.; Harari D.; Harvey V.M.; Hebbeker T.; Hojvat C.; Horvath P.; Hrabovský M.; Insolia A.; Isar P.G.; Janecek P.; Johnsen J.A.; Jurysek J.; Kääpä A.; Karastathis N.; Keilhauer B.; Kemp J.; Khakurdikar A.; Kizakke Covilakam V.V.; Kleifges M.; Kleinfeller J.; Köpke M.; Kunka N.; Lago B.L.; Lang R.G.; Langner N.; Leigui de Oliveira M.A.; Lenok V.; Letessier-Selvon A.; Lhenry-Yvon I.; Lo Presti D.; Lopes L.; López R.; Luce Q.; Lundquist J.P.; Machado Payeras A.; Mancarella G.; Mandat D.; Manning B.C.; Manshanden J.; Mantsch P.; Marafico S.; Mariazzi A.G.; Marsella G.; Martello D.; Martinelli S.; Martínez Bravo O.; Mastrodicasa M.; Matthews J.; Matthiae G.; Mayotte E.; Mazur P.O.; Medina-Tanco G.; Melo D.; Menshikov A.; Merenda K.-D.; Michal S.; Micheletti M.I.; Miramonti L.; Mollerach S.; Montanet F.; Mostafá M.; Müller A.L.; Muller M.A.; Mulrey K.; Mussa R.; Muzio M.; Namasaka W.M.; Nasr-Esfahani A.; Nellen L.; Niculescu-Oglinzanu M.; Niechciol M.; Nitz D.; Nosek D.; Novotny V.; Nožka L.; Nucita A.; Núñez L.A.; Palatka M.; Pallotta J.; Papenbreer P.; Parente G.; Parra A.; Pawlowsky J.; Pech M.; Pedreira F.; Pȩkala J.; Pelayo R.; Peña-Rodriguez J.; Pereira Martins E.E.; Perez Armand J.; Pérez Bertolli C.; Perlin M.; Perrone L.; Petrera S.; Pimenta M.; Pirronello V.; Platino M.; Pont B.; Pothast M.; Privitera P.; Prouza M.; Puyleart A.; Querchfeld S.; Rautenberg J.; Ravignani D.; Reininghaus M.; Ridky J.; Riehn F.; Risse M.; Rizi V.; Rodrigues de Carvalho W.; Rodriguez Rojo J.; Roncoroni M.J.; Rossoni S.; Roulet E.; Rovero A.C.; Ruehl P.; Saftoiu A.; Salamida F.; Salazar H.; Salina G.; Sanabria Gomez J.D.; Sánchez F.; Santos E.M.; Santos E.; Sarazin F.; Sarmento R.; Sarmiento-Cano C.; Sato R.; Savina P.; Schäfer C.M.; Scherini V.; Schimassek M.; Schimp M.; Schlüter F.; Schmidt D.; Scholten O.; Schovánek P.; Schröder S.; Schulte J.; Sciutto S.J.; Scornavacche M.; Segreto A.; Sehgal S.; Shellard R.C.; Sigl G.; Silli G.; Šmída R.; Sommers P.; Soriano J.F.; Souchard J.; Squartini R.; Stadelmaier M.; Stanca D.; Stanič S.; Stasielak J.; Stassi P.; Streich A.; Suárez-Durán M.; Sudholz T.; Suomijärvi T.; Supanitsky A.D.; Szadkowski Z.; Tapia A.; Taricco C.; Timmermans C.; Tkachenko O.; Tobiska P.; Todero Peixoto C.J.; Tomé B.; Torrès Z.; Travaini A.; Travnicek P.; Trimarelli C.; Tueros M.; Ulrich R.; Unger M.; Vaclavek L.; Vacula M.; Valdés Galicia J.F.; Valore L.; Varela E.; Vásquez-Ramírez A.; Veberič D.; Ventura C.; Vergara Quispe I.D.; Verzi V.; Vicha J.; Vink J.; Vorobiov S.; Wahlberg H.; Watanabe C.; Watson A.A.; Weber M.; Wiencke L.; Wilczyński H.; Wirtz M.; Wittkowski D.; Wundheiler B.; Yushkov A.; Zapparrata O.; Zas E.; Zavrtanik D.; Zavrtanik M.; Zehrer L.; Ulrichs J.; Abe M.; Abu-Zayyad T.; Allen M.; Arai Y.; Barcikowski E.; Belz J.W.; Bergman D.R.; Blake S.A.; Buckland I.; Cady R.; Cheon B.G.; Chiba J.; Chikawa M.; Fujisue K.; Fujita K.; Fujiwara R.; Fukushima M.; Fukushima R.; Furlich G.; Gonzalez R.; Hanlon W.; Hayashi M.; Hayashida N.; Hibino K.; Higuchi R.; Honda K.; Ikeda D.; Inadomi T.; Inoue N.; Ishii T.; Ito H.; Ivanov D.; Iwakura H.; Jeong H.M.; Jeong S.; Jui C.C.H.; Kadota K.; Kakimoto F.; Kalashev O.; Kasahara K.; Kasami S.; Kawai H.; Kawakami S.; Kawana S.; Kawata K.; Kido E.; Kim H.B.; Kim J.H.; Kim M.H.; Kim S.W.; Kimura Y.; Kishigami S.; Kubota Y.; Kurisu S.; Kuzmin V.; Kwon Y.J.; Lee K.H.; Lubsandorzhiev B.; Machida K.; Matsumiya H.; Matsuyama T.; Matthews J.N.; Mayta R.; Minamino M.; Mukai K.; Myers I.; Nagataki S.; Nakai K.; Nakamura R.; Nakamura T.; Nakamura Y.; Nakazawa A.; Nonaka T.; Oda H.; Ogio S.; Ohnishi M.; Ohoka H.; Oku Y.; Okuda T.; Omura Y.; Ono M.; Onogi R.; Oshima A.; Ozawa S.; Park I.H.; Potts M.; Pshirkov M.S.; Remington J.; Rodriguez D.C.; Ryu D.; Sagawa H.; Sahara R.; Saito Y.; Sakaki N.; Sako T.; Sakurai N.; Sano K.; Sato K.; Seki T.; Sekino K.; Shah P.D.; Shibasaki Y.; Shibata F.; Shibata N.; Shibata T.; Shimodaira H.; Shin B.K.; Shin H.S.; Shinto D.; Smith J.D.; Sokolsky P.; Sone N.; Stokes B.T.; Stroman T.A.; Suzawa T.; Takagi Y.; Takahashi Y.; Takamura M.; Takeda M.; Takeishi R.; Taketa A.; Takita M.; Tameda Y.; Tanaka H.; Tanaka K.; Tanaka M.; Tanoue Y.; Thomas S.B.; Thomson G.B.; Tinyakov P.; Tkachev I.; Tokuno H.; Tomida T.; Tsuda R.; Tsunesada Y.; Uchihori Y.; Udo S.; Uehama T.; Urban F.; Wong T.; Yada K.; Yamamoto M.; Yamazaki K.; Yang J.; Yashiro K.; Yoshida F.; Yoshioka Y.; Zhezher Y.; Zundel Z.; Atlasov E.A.; Bolotnikov N.G.; Dyachkovskiy N.A.; Gerasimova N.S.; Glushkov A.V.; Ivanov A.A.; Ivanov O.N.; Kellarev I.A.; Knurenko S.P.; Krasilnikov A.D.; Ksenofontov I.V.; Ksenofontov L.T.; Lebedev K.G.; Matarkin S.V.; Mokhnachevskaya V.P.; Neustroev N.I.; Petrov I.S.; Proshutinsky A.S.; Sabourov A.V.; Sleptsov I.Ye.; Struchkov G.G.; Timofeev L.V.; Yakovlev B.B. · Proceedings of Science (2022)

Resumen

Over the last two decades, various experiments have measured muon densities in extensive air showers over several orders of magnitude in primary energy. While some experiments observed differences in the muon densities between simulated and experimentally measured air showers, others reported no discrepancies. We will present an update of the meta-analysis of muon measurements from nine air shower experiments, covering shower energies between a few PeV and tens of EeV and muon threshold energies from a few 100 MeV to about 10GeV. In order to compare measurements from different experiments, their energy scale was cross-calibrated and the experimental data has been compared using a universal reference scale based on air shower simulations. Above 10 PeV, we find a muon excess with respect to simulations for all hadronic interaction models, which is increasing with shower energy. For EPOS-LHC and QGSJet-II.04 the significance of the slope of the increase is analyzed in detail under different assumptions of the individual experimental uncertainties. © Copyright owned by the author(s) under the terms of the Creative Commons.

Instituciones: Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa