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 Date: 2016.
Language: English.
Abstract:
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.
Author affiliation: Aab, A.. Universität Siegen; Alemania
Author affiliation: Abreu, P.. Universidade de Lisboa; Portugal
Author affiliation: Aglietta, M.. Osservatorio Astrofisico di Torino; Italia
Author affiliation: Ahn, E. J.. Fermilab; Estados Unidos
Author affiliation: Al Samarai, I. Université Paris 11; Francia
Author affiliation: Allekotte, Ingomar. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Area de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina
Author affiliation: 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
Author affiliation: 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
Author affiliation: 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
Author affiliation: 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
Author affiliation: 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
Author affiliation: 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
Author affiliation: Gomez Berisso, Mariano. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Area de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina
Author affiliation: Gómez Vitale, P. F.. Observatorio Pierre Auger; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina
Author affiliation: 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
Author affiliation: 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
Author affiliation: 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
Author affiliation: Harari, Diego Dario. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Area de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina
Author affiliation: 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
Author affiliation: 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
Author affiliation: 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
Author affiliation: 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
Author affiliation: Mollerach, Maria Silvia. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Area de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina
Author affiliation: Pallotta, Juan Vicente. Citedef; Argentina
Author affiliation: 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
Author affiliation: Quel, E. J.. Citedef; Argentina
Author affiliation: Ristori, P.. Citedef; Argentina
Author affiliation: Roulet, Esteban. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Area de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina
Author affiliation: 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
Author affiliation: 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
Author affiliation: Sato, R.. Observatorio Pierre Auger; Argentina
Author affiliation: Scarso, C.. Observatorio Pierre Auger; Argentina
Author affiliation: 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
Author affiliation: 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
Author affiliation: 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
Author affiliation: Tapia, A.. Observatorio Pierre Auger; Argentina
Author affiliation: Videla, M.. Observatorio Pierre Auger; Argentina
Author affiliation: 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
Author affiliation: Wainberg, Oscar Isaac. Observatorio Pierre Auger; Argentina
Author affiliation: The Pierre Auger Collaboration. No especifica;
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