Report/Journal Article PUBDB-2017-00249

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Search for ultrarelativistic magnetic monopoles with the Pierre Auger observatory

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2016
Inst. Woodbury, NY

Physical review / D 94(8), 082002 () [10.1103/PhysRevD.94.082002]
 GO

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Report No.: FERMILAB-PUB-16-373-AD-AE-CD-TD; arXiv:1609.04451

Abstract: We present a search for ultrarelativistic magnetic monopoles with the Pierre Auger observatory. Such particles, possibly a relic of phase transitions in the early Universe, would deposit a large amount of energy along their path through the atmosphere, comparable to that of ultrahigh-energy cosmic rays (UHECRs). The air-shower profile of a magnetic monopole can be effectively distinguished by the fluorescence detector from that of standard UHECRs. No candidate was found in the data collected between 2004 and 2012, with an expected background of less than 0.1 event from UHECRs. The corresponding 90% confidence level (C.L.) upper limits on the flux of ultrarelativistic magnetic monopoles range from 10$^{-19}$(cm$^2$ sr s)$^{−1}$ for a Lorentz factor γ=10$^9$ to 2.5×10$^{-21}$(cm$^2$ sr s)$^{−1}$ for γ=10$^{12}$. These results—the first obtained with a UHECR detector—improve previously published limits by up to an order of magnitude.

Keyword(s): cosmic radiation: UHE ; detector: fluorescence ; showers: atmosphere ; showers: spatial distribution ; magnetic monopole ; magnetic field ; observatory ; galaxy ; relativistic ; Monte Carlo ; Auger ; critical phenomena ; background ; Lorentz ; flux ; air

Classification:

Contributing Institute(s):
  1. Theoretische Astroteilchenphysik (Z_THAT)
Research Program(s):
  1. 613 - Matter and Radiation from the Universe (POF3-613) (POF3-613)
Experiment(s):
  1. Measurement at external facility

Appears in the scientific report 2016
Database coverage:
Medline ; American Physical Society Transfer of Copyright Agreement ; OpenAccess ; Current Contents - Physical, Chemical and Earth Sciences ; Ebsco Academic Search ; IF < 5 ; JCR ; SCOPUS ; Science Citation Index ; Science Citation Index Expanded ; Thomson Reuters Master Journal List ; Web of Science Core Collection
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Private Collections > >DESY > >ZEUTHEN > Z_THAT
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