1. Medium scale anisotropy in the TeV cosmic ray flux observed by ARGO-YBJ
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B. Bartoli1, 2, P. Bernardini3, 4, X. J. Bi5, I. Bolognino6, 7, P. Branchini8, A. Budano8, A. K. Calabrese Melcarne9, P. Camarri10, Z. Cao5, R. Cardarelli11, S. Catalanotti1, S. Z. Chen5, T. L. Chen12, Y. Chen5, P. Creti4, S. W. Cui13, B. Z. Dai14, A. D'Amone3, 4, Danzengluobu12, I. De Mitri3, B. D'Ettorre Piazzoli1, T. Di Girolamo1, X. H. Ding12, G. Di Sciascio11, C. F. Feng15, Zhaoyang Feng5, Zhenyong Feng16, Q. B. Gou5, Y. Q. Guo5, H. H. He5, Haibing Hu12, Hongbo Hu5, Q. Huang16, M. Iacovacci1, R. Iuppa10, H. Y. Jia16, Labaciren12, H. J. Li12, J. Y. Li15, X. X. Li5, G. Liguori6, C. Liu5, C. Q. Liu14, J. Liu14, M. Y. Liu12, H. Lu5, L. L. Ma5, X. H. Ma5, G. Mancarella3, 8, 17, G. Marsella3, D. Martello3, S. Mastroianni2, P. Montini8, C. C. Ning12, M. Panareo3, B. Panico10, L. Perrone3, P. Pistilli8, F. Ruggieri8, P. Salvini7, R. Santonico10, S. N. Sbano3, P. R. Shen5, X. D. Sheng5, F. Shi5, A. Surdo4, Y. H. Tan5, P. Vallania18, S. Vernetto18, C. Vigorito19, B. Wang5, H. Wang5, C. Y. Wu5, H. R. Wu5, B. Xu16, L. Xue15, Q. Y. Yang14, X. C. Yang14, Z. G. Yao5, A. F. Yuan12, M. Zha5, H. M. Zhang5, Jilong Zhang5, Jianli Zhang5, L. Zhang14, P. Zhang14, X. Y. Zhang15, Y. Zhang5, J. Zhao5, Zhaxiciren12, Zhaxisangzhu12, X. X. Zhou16, F. R. Zhu16, Q. Q. Zhu5, and G. Zizzi9 1 Dipartimento di Fisica dell'Università di Napoli Federico II, Complesso Universitario di Monte Sant'Angelo, via Cinthia, I. 80126 Napoli, Italy 2 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli, Italy 3 Dipartimento Matematica e. Fisica Ennio De Giorgi, Università del Salento, via per Arnesano, I. 73100 Lecce, Italy 4 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Lecce, Italy 5 Key Laboratory of Particle Astrophysics, Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences, P. O. Box 918, 100049 Beijing, China 6 Dipartimento di Fisica dell'Università di Pavia, via Bassi 6, I. 27100 Pavia, Italy 7 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pavia, Italy 8 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma Tre, via della Vasca Navale 84, I. 00146 Roma, Italy 9 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare CNAF, Viale Berti Pichat 6/2, I. 40127 Bologna, Italy 10 Dipartimento di Fisica dell'Università di Roma Tor Vergata, via della Ricerca Scientifica 1, I. 00133 Roma, Italy 11 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma Tor Vergata, Italy 12 Tibet University, 850000 Lhasa, Xizang, China 13 Hebei Normal University, Shijiazhuang 050016, Hebei, China 14 Yunnan University, 2 North Cuihu R.d., 650091 Kunming, Yunnan, China 15 Shandong University, 250100 Jinan, Shandong, China 16 Southwest Jiaotong University, 610031 Chengdu, Sichuan, China 17 Dipartimento di Fisica dell'Università Roma Tre, Italy 18 Osservatorio Astrofisico di Torino dell'Istituto Nazionale di Astrofisica, corso Fiume 4, I. 10133 Torino, Italy 19 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino, via P. Giuria 1, I. 10125 Torino, Italy 20 Dipartimento di Fisica dell'Università di Torino, Italy, MARI, Stefano Maria, B., Bartoli, Bernardini, Paolo, X. J., Bi, I., Bolognino, P., Branchini, A., Budano, A. K., Calabrese Melcarne, P., Camarri, Z., Cao, R., Cardarelli, S., Catalanotti, S. Z., Chen, T. L., Chen, P., Creti, S. W., Cui, B. Z., Dai, D'Amone, Antonio, Danzengluobu, DE MITRI, Ivan, B., D’Ettorre Piazzoli, T., Di Girolamo, G., Di Sciascio, C. F., Feng, Zhaoyang, Feng, Zhenyong, Feng, Q. B., Gou, Y. Q., Guo, H. H., He, Haibing, Hu, Hongbo, Hu, M., Iacovacci, R., Iuppa, H. Y., Jia, Labaciren, H. J., Li, G., Liguori, C., Liu, J., Liu, M. Y., Liu, H., Lu, X. H., Ma, Mancarella, Giovanni, S. M., Mari, Marsella, Giovanni, Martello, Daniele, S., Mastroianni, P., Montini, C. C., Ning, Panareo, Marco, B., Panico, Perrone, Lorenzo, P., Pistilli, F., Ruggieri, P., Salvini, R., Santonico, S. N., Sbano, P. R., Shen, X. D., Sheng, F., Shi, A., Surdo, Y. H., Tan, P., Vallania, S., Vernetto, C., Vigorito, H., Wang, C. Y., Wu, H. R., Wu, L., Xue, Y. X., Yan, Q. Y., Yang, X. C., Yang, Z. G., Yao, A. F., Yuan, M., Zha, H. M., Zhang, L., Zhang, X. Y., Zhang, Y., Zhang, Zhaxiciren, Zhaxisangzhu, X. X., Zhou, F. R., Zhu, Q. Q., Zhu, G., Zizzi, Bartoli, Bruno, Bernardini, P., Bolognino, I., Branchini, P., Budano, A., Calabrese Melcarne, A. K., Camarri, P., Cao, Z., Cardarelli, R., Catalanotti, Sergio, Chen, S. Z., Chen, T. L., Creti, P., Cui, S. W., Dai, B. Z., D?amone, A., De Mitri, I., D?Ettorre Piazzoli, B., DI GIROLAMO, Tristano, Di Sciascio, G., Feng, C. F., Gou, Q. B., Guo, Y. Q., Iacovacci, Michele, Iuppa, R., Jia, H. Y., Liguori, G., Liu, C., Liu, J., Liu, M. Y., Lu, H., Mancarella, G., Mari, S. M., Marsella, G., Martello, D., Mastroianni, S., Montini, P., Ning, C. C., Panareo, M., Panico, B., Perrone, L., Pistilli, P., Ruggieri, F., Salvini, P., Santonico, R., Sbano, S. N., Shen, P. R., Sheng, X. D., Shi, F., Surdo, A., Tan, Y. H., Vallania, P., Vernetto, S., Vigorito, C., Wang, H., Xue, L., Yan, Y. X., Yang, Q. Y., Yang, X. C., Yao, Z. G., Yuan, A. F., Zha, M., Zhang, H. M., Zhang, L., Zhang, X. Y., Zhang, Y., Zhou, X. X., Zhu, F. R., Zhu, Q. Q., Zizzi, G., D'ETTORRE PIAZZOLI, Benedetto, B., Bartoli1, P., Bernardini3, X. J., Bi5, I., Bolognino6, P., Branchini8, A., Budano8, A. K., Calabrese Melcarne9, P., Camarri10, Z., Cao5, R., Cardarelli11, S., Catalanotti1, S. Z., Chen5, T. L., Chen12, Y., Chen5, P., Creti4, S. W., Cui13, B. Z., Dai14, A., D'Amone3, 4, Danzengluobu12, I., De Mitri3, B., D'Ettorre Piazzoli1, T., Di Girolamo1, X. H., Ding12, G., Di Sciascio11, C. F., Feng15, Zhaoyang, Feng5, Zhenyong, Feng16, Q. B., Gou5, Y. Q., Guo5, H. H., He5, Haibing, Hu12, Hongbo, Hu5, Q., Huang16, M., Iacovacci1, R., Iuppa10, H. Y., Jia16, Labaciren12, H. J., Li12, J. Y., Li15, X. X., Li5, G., Liguori6, C., Liu5, C. Q., Liu14, J., Liu14, M. Y., Liu12, H., Lu5, L. L., Ma5, X. H., Ma5, G., Mancarella3, Mari, Stefano Maria, 8, 17, G., Marsella3, D., Martello3, S., Mastroianni2, Montini8, P., C. C., Ning12, M., Panareo3, B., Panico10, L., Perrone3, P., Pistilli8, Ruggieri8, F., P., Salvini7, R., Santonico10, S. N., Sbano3, P. R., Shen5, X. D., Sheng5, F., Shi5, A., Surdo4, Y. H., Tan5, P., Vallania18, S., Vernetto18, C., Vigorito19, B., Wang5, H., Wang5, C. Y., Wu5, H. R., Wu5, B., Xu16, L., Xue15, Q. Y., Yang14, X. C., Yang14, Z. G., Yao5, A. F., Yuan12, M., Zha5, H. M., Zhang5, Jilong, Zhang5, Jianli, Zhang5, L., Zhang14, P., Zhang14, X. Y., Zhang15, Y., Zhang5, J., Zhao5, Zhaxiciren12, Zhaxisangzhu12, X. X., Zhou16, F. R., Zhu16, Q. Q., Zhu5, and G., Zizzi9 1 Dipartimento di Fisica dell'Università di Napoli Federico II, Complesso Universitario di Monte, Sant'Angelo, Via, Cinthia, I., 80126 Napoli, Italy, 2 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di, Napoli, Italy 3 Dipartimento Matematica e., Fisica Ennio De Giorgi, Università del, Salento, via per, Arnesano, I., 73100 Lecce, Italy, 4 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di, Lecce, Italy, 5 Key Laboratory of Particle Astrophysic, Institute of High Energy, Physic, Chinese Academy of, Science, P. O., Box 918, 100049, Beijing, China, 6 Dipartimento di Fisica dell'Università di Pavia, via Bassi, 6, I., 27100 Pavia, Italy, 7 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di, Pavia, Italy, 8 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma, Tre, via della Vasca Navale, 84, I., 00146 Roma, Italy, 9 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare CNAF, Viale Berti Pichat, 6/2, I., 40127 Bologna, Italy 10 Dipartimento di Fisica dell'Università di Roma Tor, Vergata, via della Ricerca Scientifica, 1, I., 00133 Roma, Italy 11 Istituto Nazionale di Fisica, Nucleare, Sezione di Roma Tor, Vergata, Italy 12 Tibet, University, 850000, Lhasa, Xizang, China 13 Hebei Normal, University, Shijiazhuang, 050016, Hebei, China 14 Yunnan, University, 2 North Cuihu, R. d., 650091, Kunming, Yunnan, China 15 Shandong, University, 250100, Jinan, Shandong, China 16 Southwest Jiaotong, University, 610031, Chengdu, Sichuan, China 17 Dipartimento di Fisica dell'Università Roma, Tre, Italy 18 Osservatorio Astrofisico di Torino dell'Istituto Nazionale di, Astrofisica, corso Fiume, 4, I., 10133 Torino, Italy 19 Istituto Nazionale di Fisica, Nucleare, Sezione di, Torino, via P., Giuria 1, I., 10125 Torino, Italy 20 Dipartimento di Fisica dell'Università di, Torino, and Italy
- Subjects
Physics ,Nuclear and High Energy Physics ,Proton ,Astrophysics::High Energy Astrophysical Phenomena ,Settore FIS/01 - Fisica Sperimentale ,Cosmic microwave background ,Flux ,Medium-scale anisotropy ,Cosmic ray ,Astrophysics ,ARGO-YBJ experiment ,Ultra-high-energy cosmic ray ,Anisotropy ,Energy (signal processing) ,Intensity (heat transfer) - Abstract
Measuring the anisotropy of the arrival direction distribution of cosmic rays provides important information on the propagation mechanisms and the identification of their sources. In fact, the flux of cosmic rays is thought to be dependent on the arrival direction only due to the presence of nearby cosmic ray sources or particular magnetic-field structures. Recently, the observation of unexpected excesses at TeV energy down to an angular scale as narrow as $\ensuremath{\sim}10\ifmmode^\circ\else\textdegree\fi{}$ raised the possibility that the problem of the origin of Galactic cosmic rays may be addressed by studying the anisotropy. The ARGO-YBJ experiment is a full-coverage extensive air showers array, sensitive to cosmic rays with the energy threshold of a few hundred GeV. Searching for small-size deviations from the isotropy, the ARGO-YBJ Collaboration explored the declination region $\ensuremath{\delta}\ensuremath{\sim}\ensuremath{-}20\ifmmode^\circ\else\textdegree\fi{}--80\ifmmode^\circ\else\textdegree\fi{}$, making use of about $3.7\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}{10}^{11}$ events collected from November 2007 to May 2012. In this paper, the detection of different significant (up to 13 standard deviations) medium-scale anisotropy regions in the arrival directions of cosmic rays is reported. The observation was performed with unprecedented detail. The relative excess intensity with respect to the isotropic flux extends up to ${10}^{\ensuremath{-}3}$. The maximum excess occurs for proton energies of 10--20 TeV, suggesting the presence of unknown features of the magnetic fields the charged cosmic rays propagate through, or some contribution of nearby sources never considered so far. The observation of new weaker few-degree excesses throughout the sky region $195\ifmmode^\circ\else\textdegree\fi{}\ensuremath{\le}\mathrm{R}.\mathrm{A}.\ensuremath{\le}290\ifmmode^\circ\else\textdegree\fi{}$ is reported for the first time.
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- 2013
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