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The energy spectrum of cosmic rays beyond the turn-down around $10^{17}$ eV as measured with the surface detector of the Pierre Auger Observatory

We present a measurement of the cosmic-ray spectrum above 100\,PeV using the part of the surface detector of the Pierre Auger Observatory that has a spacing of 750~m. An inflection of the spectrum is observed, confirming the presence of the so-called \emph{second-knee} feature. The spectrum is then combined with that of the 1500\,m array to produce a single measurement of the flux, linking this spectral feature with the three additional breaks at the highest energies. The combined spectrum, with an energy scale set calorimetrically via fluorescence telescopes and using a single detector type, results in the most statistically and systematically precise measurement of spectral breaks yet obtained. These measurements are critical for furthering our understanding of the highest energy cosmic rays.

preprint2022arXivOpen access
The Pierre Auger CollaborationP. AbreuM. AgliettaJ. M. AlburyI. AllekotteA. AlmelaJ. Alvarez-MuñizR. Alves BatistaG. A. AnastasiL. AnchordoquiB. AndradaS. AndringaC. AramoP. R. Araújo FerreiraJ. C. Arteaga VelázquezH. AsoreyP. AssisG. AvilaA. M. BadescuA. BakalovaA. BalaceanuF. BarbatoR. J. Barreira LuzK. H. BeckerJ. A. BellidoC. BeratM. E. BertainaX. BertouP. L. BiermannP. BilloirV. BinetK. BismarkT. BisterJ. BiteauJ. BlazekC. BleveM. BoháčováD. BoncioliC. BonifaziL. Bonneau ArbeletcheN. BorodaiA. M. BottiJ. BrackT. BretzP. G. Brichetto OrcheraF. L. BriechleP. BuchholzA. BuenoS. BuitinkM. BuscemiM. BüskenK. S. Caballero-MoraL. CaccianigaF. CanforaI. CaracasJ. M. CarcellerR. CarusoA. CastellinaF. CatalaniG. CataldiL. CazonM. CerdaJ. A. ChinellatoJ. ChudobaL. ChytkaR. W. ClayA. C. Cobos CeruttiR. ColalilloA. ColemanM. R. ColucciaR. ConceiçãoA. CondorelliG. ConsolatiF. ContrerasF. ConvengaD. Correia dos SantosC. E. CovaultS. DassoK. DaumillerB. R. DawsonJ. A. DayR. M. de AlmeidaJ. de JesúsS. J. de JongG. De MauroJ. R. T. de Mello NetoI. De MitriJ. de OliveiraD. de Oliveira FrancoF. de PalmaV. de SouzaE. De VitoM. del RíoO. DelignyA. di MatteoC. DobrigkeitJ. C. D'OlivoL. M. Domingues MendesR. C. dos AnjosD. dos SantosM. T. DovaJ. EbrR. EngelI. EpicocoM. ErdmannC. O. EscobarA. EtchegoyenH. FalckeJ. FarmerG. FarrarA. C. FauthN. FazziniF. FeldbuschF. FenuB. FickJ. M. FigueiraA. FilipčičT. FitoussiT. FodranM. M. FreireT. FujiiA. FusterC. GaleaC. GalelliB. GarcíaA. L. Garcia VegasH. GemmekeF. GesualdiA. Gherghel-LascuP. L. GhiaU. GiaccariM. GiammarchiJ. GlombitzaF. GobbiF. GollanG. GolupM. Gómez BerissoP. F. Gómez VitaleJ. P. GongoraJ. M. GonzálezN. GonzálezI. GoosD. GóraA. GorgiM. GottowikT. D. GrubbF. GuarinoG. P. GuedesE. GuidoS. HahnP. HamalM. R. HampelP. HansenD. HarariV. M. HarveyA. HaungsT. HebbekerD. HeckG. C. HillC. HojvatJ. R. HörandelP. HorvathM. HrabovskýT. HuegeA. InsoliaP. G. IsarP. JanecekJ. A. JohnsenJ. JurysekA. KääpäK. H. KampertN. KarastathisB. KeilhauerJ. KempA. KhakurdikarV. V. Kizakke CovilakamH. O. KlagesM. KleifgesJ. KleinfellerM. KöpkeN. KunkaB. L. LagoR. G. LangN. LangnerM. A. Leigui de OliveiraV. LenokA. Letessier-SelvonI. Lhenry-YvonD. Lo PrestiL. LopesR. LópezL. LuQ. LuceJ. P. LundquistA. Machado PayerasG. MancarellaD. MandatB. C. ManningJ. ManshandenP. MantschS. MaraficoA. G. MariazziI. C. MarişG. MarsellaD. MartelloS. MartinelliH. MartinezO. Martínez BravoM. MastrodicasaH. J. MathesJ. MatthewsG. MatthiaeE. MayotteP. O. MazurG. Medina-TancoD. MeloA. MenshikovK. -D. MerendaS. MichalM. I. MichelettiL. MiramontiD. MocklerS. MollerachF. MontanetC. MorelloM. MostafáA. L. MüllerM. A. MullerK. MulreyR. MussaM. MuzioW. M. NamasakaA. Nasr-EsfahaniL. NellenM. Niculescu-OglinzanuM. NiechciolD. NitzD. NosekV. NovotnyL. NožkaA NucitaL. A. NúñezM. PalatkaJ. PallottaP. PapenbreerG. ParenteA. ParraJ. PawlowskyM. PechF. PedreiraJ. PękalaR. PelayoJ. Peña-RodriguezE. E. Pereira MartinsJ. Perez ArmandC. Pérez BertolliM. PerlinL. PerroneS. PetreraT. PierogM. PimentaV. PirronelloM. PlatinoB. PontM. PothastP. PriviteraM. ProuzaA. PuyleartS. QuerchfeldJ. RautenbergD. RavignaniM. ReininghausJ. RidkyF. RiehnM. RisseV. RiziW. Rodrigues de CarvalhoJ. Rodriguez RojoM. J. RoncoroniM. RothE. RouletA. C. RoveroP. RuehlS. J. SaffiA. SaftoiuF. SalamidaH. SalazarG. SalinaJ. D. Sanabria GomezF. SánchezE. M. SantosE. SantosF. SarazinR. SarmentoC. Sarmiento-CanoR. SatoP. SavinaC. M. SchäferV. ScheriniH. SchielerM. SchimassekM. SchimpF. SchlüterD. SchmidtO. ScholtenP. SchovánekF. G. SchröderS. SchröderJ. SchulteA. SchulzS. J. SciuttoM. ScornavaccheA. SegretoS. SehgalR. C. ShellardG. SiglG. SilliO. SimaR. ŠmídaP. SommersJ. F. SorianoJ. SouchardR. SquartiniM. StadelmaierD. StancaS. StaničJ. StasielakP. StassiA. StreichM. Suárez-DuránT. SudholzT. SuomijärviA. D. SupanitskyZ. SzadkowskiA. TapiaC. TariccoC. TimmermansO. TkachenkoP. TobiskaC. J. Todero PeixotoB. ToméZ. TorrèsA. TravainiP. TravnicekC. TrimarelliM. TuerosR. UlrichM. UngerL. VaclavekM. VaculaJ. F. Valdés GaliciaL. ValoreE. VarelaA. Vásquez-RamírezD. VeberičC. VenturaI. D. Vergara QuispeV. VerziJ. VichaJ. VinkS. VorobiovH. WahlbergC. WatanabeA. A. WatsonM. WeberA. WeindlL. WienckeH. WilczyńskiM. WirtzD. WittkowskiB. WundheilerA. YushkovO. ZapparrataE. ZasD. ZavrtanikM. ZavrtanikL. Zehrer

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