Nanosecond-level time sinchronization of autonomous radio detector stations using a reference beacon and commercial airplanes.

Authors
Aab, A.; Abreu, P.; Aglietta, M.; Ahn, E. J.; Al Samarai, I; Allekotte, Ingomar; Almela, Daniel Alejandro; Bertou, Xavier Pierre Louis; Figueira, Juan Manuel; Filevich, Alberto; Garcia, Beatriz Elena; Golup, Geraldina Tamara; Gomez Berisso, Mariano; Gómez Vitale, P. F.; González, N.; Hampel, Matias Rolf; Hansen, Patricia Maria; Harari, Diego Dario; Jarne, Cecilia Gisele; Mariazzi, Analisa Gabriela; Melo, Diego Gabriel; Micheletti, Maria Isabel; Mollerach, Maria Silvia; Pallotta, Juan Vicente; Platino, Manuel; Quel, E. J.; Ristori, P.; Roulet, Esteban; Rovero, Adrian Carlos; Sanchez, Federico Andrés; Sato, R.; Scarso, C.; Sciutto, Sergio Juan; Supanitsky, Alberto Daniel; Taborda Pulgarin, Oscar Alejandro; Tapia, A.; Videla, M.; Wahlberg, Hernan Pablo; Wainberg, Oscar Isaac; The Pierre Auger Collaboration
Publication Year
2016
Language
English
Format
article
Status
Published version
Description
To exploit the full potential of radio measurements of cosmic-ray air showers at MHz frequencies, a detector timing synchronization within 1 ns is needed. Large distributed radio detector arrays such as the Auger Engineering Radio Array (AERA) rely on timing via the Global Positioning System (GPS) for the synchronization of individual detector station clocks. Unfortunately, GPS timing is expected to have an accuracy no better than about 5 ns. In practice, in particular in AERA, the GPS clocks exhibit drifts on the order of tens of ns. We developed a technique to correct for the GPS drifts, and an independent method is used to cross-check that indeed we reach a nanosecond-scale timing accuracy by this correction. First, we operate a “beacon transmitter” which emits defined sine waves detected by AERA antennas recorded within the physics data. The relative phasing of these sine waves can be used to correct for GPS clock drifts. In addition to this, we observe radio pulses emitted by commercial airplanes, the position of which we determine in real time from Automatic Dependent Surveillance Broadcasts intercepted with a software-defined radio. From the known source location and the measured arrival times of the pulses we determine relative timing offsets between radio detector stations. We demonstrate with a combined analysis that the two methods give a consistent timing calibration with an accuracy of 2 ns or better. Consequently, the beacon method alone can be used in the future to continuously determine and correct for GPS clock drifts in each individual event measured by AERA.
Fil: Aab, A.. Universität Siegen; Alemania
Fil: Abreu, P.. Universidade de Lisboa; Portugal
Fil: Aglietta, M.. Osservatorio Astrofisico di Torino; Italia
Fil: Ahn, E. J.. Fermilab; Estados Unidos
Fil: Al Samarai, I. Université Paris 11; Francia
Fil: Allekotte, Ingomar. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Area de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina
Fil: Almela, Daniel Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina
Fil: Bertou, Xavier Pierre Louis. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Area de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina
Fil: Figueira, Juan Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina
Fil: Filevich, Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina
Fil: Garcia, Beatriz Elena. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Pque. Centenario. Instituto de Tecnologia En Deteccion y Astroparticulas. Itedam - Subsede del Instituto de Tec. En Deteccion y Astroparticulas Mendoza | Comision Nacional de Energia Atomica. Instituto de Tecnologia En Deteccion y Astroparticulas. Itedam - Subsede del Instituto de Tec. En Deteccion y Astroparticulas Mendoza | Universidad Nacional de San Martin. Instituto de Tecnologia En Deteccion y Astroparticulas. Itedam - Subsede del Instituto de Tec. En Deteccion y Astroparticulas Mendoza. ; Argentina; Argentina
Fil: Golup, Geraldina Tamara. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Area Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche). Grupo de Partículas y Campos; Argentina
Fil: Gomez Berisso, Mariano. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Area de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina
Fil: Gómez Vitale, P. F.. Observatorio Pierre Auger; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina
Fil: González, N.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina
Fil: Hampel, Matias Rolf. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina
Fil: Hansen, Patricia Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; Argentina
Fil: Harari, Diego Dario. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Area de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina
Fil: Jarne, Cecilia Gisele. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina
Fil: Mariazzi, Analisa Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; Argentina
Fil: Melo, Diego Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina
Fil: Micheletti, Maria Isabel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Física de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Instituto de Física de Rosario; Argentina
Fil: Mollerach, Maria Silvia. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Area de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina
Fil: Pallotta, Juan Vicente. Citedef; Argentina
Fil: Platino, Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina
Fil: Quel, E. J.. Citedef; Argentina
Fil: Ristori, P.. Citedef; Argentina
Fil: Roulet, Esteban. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Area de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina
Fil: Rovero, Adrian Carlos. Consejo Nacional de Investigaciónes Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Astronomía y Física del Espacio. - Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Astronomía y Física del Espacio; Argentina
Fil: Sanchez, Federico Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; Argentina
Fil: Sato, R.. Observatorio Pierre Auger; Argentina
Fil: Scarso, C.. Observatorio Pierre Auger; Argentina
Fil: Sciutto, Sergio Juan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; Argentina
Fil: Supanitsky, Alberto Daniel. Consejo Nacional de Investigaciónes Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Astronomía y Física del Espacio. - Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Astronomía y Física del Espacio; Argentina
Fil: Taborda Pulgarin, Oscar Alejandro. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Area de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina
Fil: Tapia, A.. Observatorio Pierre Auger; Argentina
Fil: Videla, M.. Observatorio Pierre Auger; Argentina
Fil: Wahlberg, Hernan Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; Argentina
Fil: Wainberg, Oscar Isaac. Observatorio Pierre Auger; Argentina
Fil: The Pierre Auger Collaboration. No especifica;
Subject
Astroparticles
Pierre Auger
Clusters
Astronomía
Ciencias Físicas
CIENCIAS NATURALES Y EXACTAS
Access level
Open access
License
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Repository
CONICET Digital (CONICET)
Institution
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
OAI Identifier
oai:ri.conicet.gov.ar:11336/62554