Measurement of the Depth of Maximum of Extensive Air Showers above 10(18) eV

Abraham, J.; Abreu, P.; Aglietta, M.; Ahn, E. J.; Allard, D.; Allekotte, I.; Allen, J.; Alvarez Mun˜iz, J.; Ambrosio, M.; Anchordoqui, L.; Andringa, S.; Anticˇic´, T.; Anzalone, A.; Aramo, C.; Arganda, E.; Arisaka, K.; Arqueros, F.; Asorey, H.; Assis, P.; Aublin, J.; Ave, M.; Avila, G.; Ba¨cker, T.; Badagnani, D.; Balzer, M.; Barber, K. B.; Barbosa, A. F.; Barroso, S. L. C.; Baughman, B.; Bauleo, P.; Beatty, J. J.; Becker, B. R.; Becker, K. H.; Belle´toile, A.; Bellido, J. A.; Benzvi, S.; Berat, C.; Bergmann, T.; Bertou, X.; Biermann, P. L.; Billoir, P.; Blanch Bigas, O.; Blanco, F.; Blanco, M.; Bleve, C.; Blu¨mer, H.; Boha´cˇova´, M.; Boncioli, D.; Bonifazi, C.; Bonino, Raffaella; Borodai, N.; Brack, J.; Brogueira, P.; Brown, W. C.; Bruijn, R.; Buchholz, P.; Bueno, A.; Burton, R. E.; Busca, N. G.; Caballero Mora, K. S.; Caramete, L.; Caruso, R.; Castellina, A.; Catalano, O.; Cataldi, G.; Cazon, L.; Cester, Rosanna; Chauvin, J.; Chiavassa, Andrea; Chinellato, J. A.; Chou, A.; Chudoba, J.; Clay, R. W.; Colombo, E.; Coluccia, M. R.; Conceic¸a˜o, R.; Contreras, F.; Cook, H.; Cooper, M. J.; Coppens, J.; Cordier, A.; Cotti, U.; Coutu, S.; Covault, C. E.; Creusot, A.; Criss, A.; Cronin, J.; Curutiu, A.; Dagoret Campagne, S.; Dallier, R.; Daumiller, K.; Dawson, B. R.; de Almeida, R. M.; De Domenico, M.; De Donato, C.; de Jong, S. J.; De La Vega, G.; de Mello Junior, W. J. M.; de Mello Neto, J. R. T.; De Mitri, I.; de Souza, V.; de Vries, K. D.; Decerprit, G.; del Peral, L.; Deligny, O.; Della Selva, A.; Delle Fratte, C.; Dembinski, H.; Di Giulio, C.; Diaz, J. C.; Dı´az Castro, M. L.; Diep, P. N.; Dobrigkeit, C.; D’Olivo, J. C.; Dong, P. N.; Dorofeev, A.; dos Anjos, J. C.; Dova, M. T.; D’Urso, D.; Dutan, I.; Duvernois, M. A.; Ebr, J.; Engel, R.; Erdmann, M.; Escobar, C. O.; Etchegoyen, A.; Facal San Luis, P.; Falcke, H.; Farrar, G.; Fauth, A. C.; Fazzini, N.; Ferrero, A.; Fick, B.; Filevich, A.; Filipcˇicˇ, A.; Fleck, I.; Fliescher, S.; Fracchiolla, C. E.; Fraenkel, E. D.; Fro¨hlich, U.; Fulgione, W.; Gamarra, R. F.; Gambetta, S.; Garcı´a, B.; Ga´mez, D. Garcı´a.; Garcia Pinto, D.; Garrido, X.; Gelmini, G.; Gemmeke, H.; Ghia, P. L.; Giaccari, U.; Giller, M.; Glass, H.; Goggin, L. M.; Gold, M. S.; Golup, G.; Gomez Albarracin, F.; Go´mez Berisso, M.; Gonc¸alves, P.; Gonzalez, D.; Gonzalez, J. G.; Go´ra, D.; Gorgi, Alessio; Gouffon, P.; Gozzini, S. R.; Grashorn, E.; Grebe, S.; Grigat, M.; Grillo, A. F.; Guardincerri, Y.; Guarino, F.; Guedes, G. P.; Hague, J. D.; Halenka, V.; Hansen, P.; Harari, D.; Harmsma, S.; Harton, J. L.; Haungs, A.; Hebbeker, T.; Heck, D.; Herve, A. E.; Hojvat, C.; Holmes, V. C.; Homola, P.; Ho¨randel, J. R.; Horneffer, A.; Hrabovsky´, M.; Huege, T.; Hussain, M.; Iarlori, M.; Insolia, A.; Ionita, F.; Italiano, A.; Jiraskova, S.; Kadija, K.; Kaducak, M.; Kampert, K. H.; Karova, T.; Kasper, P.; Ke´gl, B.; Keilhauer, B.; Keivani, A.; Kelley, J.; Kemp, E.; Kieckhafer, R. M.; Klages, H. O.; Kleifges, M.; Kleinfeller, J.; Knapik, R.; Knapp, J.; Koang, D. H.; Krieger, A.; Kro¨mer, O.; Kruppke Hansen, D.; Kuehn, F.; Kuempel, D.; Kulbartz, K.; Kunka, N.; Kusenko, A.; La Rosa, G.; Lachaud, C.; Lago, B. L.; Lautridou, P.; Lea˜o, M. S. A. B.; Lebrun, D.; Lebrun, P.; Lee, J.; Leigui de Oliveira, M. A.; Lemiere, A.; Letessier Selvon, A.; Lhenry Yvon, I.; Lo´pez, R.; Lopez Agu¨era, A.; Louedec, K.; Lozano Bahilo, J.; Lucero, A.; Ludwig, M.; Lyberis, H.; Maccarone, M. C.; Macolino, C.; Maldera, S.; Mandat, D.; Mantsch, P.; Mariazzi, A. G.; Marin, V.; Maris, I. C.; Marquez Falcon, H. R.; Marsella, G.; Martello, D.; Martı´nez Bravo, O.; Mathes, H. J.; Matthews, J.; Matthews, J. A. J.; Matthiae, G.; Maurizio, D.; Mazur, P. O.; Mcewen, M.; Medina Tanco, G.; Melissas, M.; Melo, D.; Menichetti, Ezio; Menshikov, A.; Meurer, C.; Micˇanovic´, S.; Micheletti, M. I.; Miller, W.; Miramonti, L.; Mollerach, S.; Monasor, M.; Monnier Ragaigne, D.; Montanet, F.; Morales, B.; Morello, C.; Moreno, E.; Moreno, J. C.; Morris, C.; Mostafa´, M.; Mueller, S.; Muller, M. A.; Mussa, R.; Navarra, Gianni Maria; Navarro, * J. L.; Navas, S.; Necesal, P.; Nellen, L.; Nhung, P. T.; Nierstenhoefer, N.; Nitz, D.; Nosek, D.; Nozˇka, L.; Nyklicek, M.; Oehlschla¨ger, J.; Olinto, A.; Oliva, P.; Olmos Gilbaja, V. M.; Ortiz, M.; Pacheco, N.; Pakk Selmi Dei, D.; Palatka, M.; Pallotta, J.; Palmieri, N.; Parente, G.; Parizot, E.; Parlati, S.; Parra, A.; Parrisius, J.; Parsons, R. D.; Pastor, S.; Paul, T.; Pavlidou, V.; Payet, K.; Pech, M.; Pe˛kala, J.; Pelayo, R.; Pepe, I. M.; Perrone, L.; Pesce, R.; Petermann, E.; Petrera, S.; Petrinca, P.; Petrolini, A.; Petrov, Y.; Petrovic, J.; Pfendner, C.; Piegaia, R.; Pierog, T.; Pimenta, M.; Pirronello, V.; Platino, M.; Ponce, V. H.; Pontz, M.; Privitera, P.; Prouza, M.; Quel, E. J.; Rautenberg, J.; Ravel, O.; Ravignani, D.; Redondo, A.; Revenu, B.; Rezende, F. A. S.; Ridky, J.; Riggi, S.; Risse, M.; Ristori, P.; Rivie`re, C.; Rizi, V.; Robledo, C.; Rodriguez, G.; Rodriguez Martino, J.; Rodriguez Rojo, J.; Rodriguez Cabo, I.; Rodrı´guez Frı´as, M. D.; Ros, G.; Rosado, J.; Rossler, T.; Roth, M.; Rouille´ d’Orfeuil, B.; Roulet, E.; Rovero, A. C.; Salamida, F.; Salazar, H.; Salina, G.; Sa´nchez, F.; Santander, M.; Santo, C. E.; Santos, E.; Santos, E. M.; Sarazin, F.; Sarkar, S.; Sato, R.; Scharf, N.; Scherini, V.; Schieler, H.; Schiffer, P.; Schmidt, A.; Schmidt, F.; Schmidt, T.; Scholten, O.; Schoorlemmer, H.; Schovancova, J.; Schova´nek, P.; Schroeder, F.; Schulte, S.; Schu¨ssler, F.; Schuster, D.; Sciutto, S. J.; Scuderi, M.; Segreto, A.; Semikoz, D.; Settimo, M.; Shadkam, A.; Shellard, R. C.; Sidelnik, I.; Siffert, B. B.; Sigl, G.; S´miałkowski, A.; Sˇmı´da, R.; Snow, G. R.; Sommers, P.; Sorokin, J.; Spinka, H.; Squartini, R.; Stasielak, J.; Stephan, M.; Strazzeri, E.; Stutz, A.; Suarez, F.; Suomija¨rvi, T.; Supanitsky, A. D.; Sˇusˇa, T.; Sutherland, M. S.; Swain, J.; Szadkowski, Z.; Tamashiro, A.; Tamburro, A.; Tapia, A.; Tarutina, T.; Tas¸ca˘u, O.; Tcaciuc, R.; Tcherniakhovski, D.; Tegolo, D.; Thao, N. T.; Thomas, D.; Tiffenberg, J.; Timmermans, C.; Tkaczyk, W.; Todero Peixoto, C. J.; Tome´, B.; Tonachini, Aurelio Siro; Travnicek, P.; Tridapalli, D. B.; Tristram, G.; Trovato, E.; Tueros, M.; Ulrich, R.; Unger, M.; Urban, M.; Galicia, J. F. Valde´s.; Valin˜o, I.; Valore, L.; van den Berg, A. M.; Va´zquez, J. R.; Va´zquez, R. A.; Vebericˇ, D.; Venters, T.; Verzi, V.; Videla, M.; Villasen˜or, L.; Vorobiov, S.; Voyvodic, L.; Wahlberg, * H.; Wahrlich, P.; Wainberg, O.; Warner, D.; Watson, A. A.; Westerhoff, S.; Whelan, B. J.; Wieczorek, G.; Wiencke, L.; Wilczyn´ska, B.; Wilczyn´ski, H.; Williams, C.; Winchen, T.; Winnick, M. G.; Wundheiler, B.; Yamamoto, T.; Younk, P.; Yuan, G.; Yushkov, A.; Zas, E.; Zavrtanik, D.; Zavrtanik, M.; Zaw, I.; Zepeda, A.; Ziolkowsk, M.

doi:10.1103/PhysRevLett.104.091101

We describe the measurement of the depth of maximum, X-max, of the longitudinal development of air showers induced by cosmic rays. Almost 4000 events above 10(18) eV observed by the fluorescence detector of the Pierre Auger Observatory in coincidence with at least one surface detector station are selected for the analysis. The average shower maximum was found to evolve with energy at a rate of (106 +/- 35-21) g/cm(2)/decade below 10(18.24) +/- (0.05) eV, and d24 +/- 3 g/cm(2)/ecade above this energy. The measured shower-to-shower fluctuations decrease from about 55 to 26 g/cm(2). The interpretation of these results in terms of the cosmic ray mass composition is briefly discussed.