Measurements of All-Particle Energy Spectrum and Mean Logarithmic Mass of Cosmic Rays from 0.3 to 30 PeV with LHAASO-KM2A - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Physical Review Letters Année : 2024

Measurements of All-Particle Energy Spectrum and Mean Logarithmic Mass of Cosmic Rays from 0.3 to 30 PeV with LHAASO-KM2A

Zhen Cao , F Aharonian , Q An , A Axikegu , Y.X Bai , Y.W Bao , D Bastieri , X.J Bi , Y.J Bi , W Bian , A.V Bukevich , Q Cao , W.Y Cao , Zhe Cao , J Chang , J.F Chang , A.M Chen , E.S Chen , H.X Chen , Liang Chen , Lin Chen , Long Chen , M.J Chen , M.L Chen , Q.H Chen , D Della Volpe , L.Q Gao , X.B He , M Heller , T Ke , H.Y Li , W.L Li , J.Y Liu , R Lu , Z.W Ou , B.Y Pang , Y.Q Qi , C.Y Shao , S.H Chen , S.Z Chen , T.L Chen , Y Chen , N Cheng , Y.D Cheng , M.Y Cui , S.W Cui , X.H Cui , Y.D Cui , B.Z Dai , H.L Dai , Z.G Dai , M Danzengluobu , X.Q Dong , K.K Duan , J.H Fan , Y.Z Fan , J Fang , J.H Fang , K Fang , C.F Feng , H Feng , L Feng , S.H Feng , X.T Feng , Y Feng , Y.L Feng , S Gabici (1) , B Gao , C.D Gao , Q Gao , W Gao , W.K Gao , M.M Ge , L.S Geng , G Giacinti , G.H Gong , Q.B Gou , M.H Gu , F.L Guo , X.L Guo , Y.Q Guo , Y.Y Guo , Y.A Han , M Hasan , H.H He , H.N He , J.Y He , Y He , Y.K Hor , B.W Hou , C Hou , X Hou , H.B Hu , Q Hu , S.C Hu , D.H Huang , T.Q Huang , W.J Huang , X.T Huang , X.Y Huang , Y Huang , X.L Ji , H.Y Jia , K Jia , K Jiang , X.W Jiang , Z.J Jiang , M Jin , M.M Kang , I Karpikov , D Kuleshov , K Kurinov , B.B Li , C.M Li , Cheng Li , Cong Li , D Li , F Li , H.B Li , H.C Li , Jian Li , Jie Li , K Li , S.D Li , X.R Li , Xin Li , Y.Z Li , Zhe Li , Zhuo Li , E.W Liang , Y.F Liang , S.J Lin , B Liu , C Liu , D Liu , D.B Liu , H Liu , H.D Liu , J Liu , J.L Liu , M.Y Liu , R.Y Liu , S.M Liu , W Liu , Y Liu , Y.N Liu , Q Luo , Y Luo , H.K Lv , B.Q Ma , L.L Ma , X.H Ma , J.R Mao , Z Min , W Mitthumsiri , H.J Mu , Y.C Nan , A Neronov (1) , L.J Ou , P Pattarakijwanich , Z.Y Pei , J.C Qi , M.Y Qi , B.Q Qiao , J.J Qin , A Raza , D Ruffolo , A Sáiz , M Saeed , D Semikoz (1) , L Shao , O Shchegolev , X.D Sheng , F.W Shu , H.C Song , Yu.V Stenkin , V Stepanov , Y Su , D.X Sun , Q.N Sun , X.N Sun , Z.B Sun , J Takata , P.H.T Tam , Q.W Tang , R Tang , Z.B Tang , W.W Tian , C Wang , C.B Wang , G.W Wang , H.G Wang , H.H Wang , J.C Wang , K Wang , L.P Wang , L.Y Wang , P.H Wang , R Wang , W Wang , X.G Wang , X.Y Wang , Y Wang , Y.D Wang , Y.J Wang , Z.H Wang , Z.X Wang , Zhen Wang , Zheng Wang , D.M Wei , J.J Wei , Y.J Wei , T Wen , C.Y Wu , H.R Wu , J.J Xia , Q.W Wu , S Wu , X.F Wu , Y.S Wu , S.Q Xi , J Xia , G.M Xiang , D.X Xiao , G Xiao , G.G Xin , Y.L Xin , Y Xing , D.R Xiong , Z Xiong , D.L Xu , R.F Xu , R.X Xu , W.L Xu , L Xue , D.H Yan , J.Z Yan , T Yan , C.W Yang , H.W Yang , J.Y Yang , C.Y Yang , F Yang , F.F Yang , L.L Yang , M.J Yang , R.Z Yang , S.B Yang , Y.M Ye , W.X Yang , Y.H Yao , Z.G Yao , L.Q Yin , N Yin , X.H You , Z.Y You , Y.H Yu , Q Yuan , H Yue , H.D Zeng , T.X Zeng , W Zeng , M Zha , B.B Zhang , F Zhang , Z.C Huang , H.M Zhang , H.Y Zhang , J.L Zhang , L.X Zhang , Li Zhang , P.F Zhang , P.P Zhang , R Zhang , S.B Zhang , S.R Zhang , S.S Zhang , X Zhang , X.P Zhang , Y.F Zhang , Yi Zhang , Yong Zhang , B Zhao , J Zhao , L Zhao , L.Z Zhao , S.P Zhao , X.H Zhao , F Zheng , W.J Zhong , B Zhou , H Zhou , J.N Zhou , M Zhou , P Zhou , R Zhou , X.X Zhou , B.Y Zhu , C.G Zhu , F.R Zhu , H Zhu , K.J Zhu , Y.C Zou , X Zuo
Zhen Cao
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F Aharonian
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Q An
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A Axikegu
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  • Fonction : Auteur
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  • Fonction : Auteur
K.J Zhu
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  • Fonction : Auteur
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  • Fonction : Auteur

Résumé

We present the measurements of all-particle energy spectrum and mean logarithmic mass of cosmic rays in the energy range of 0.3–30 PeV using data collected from LHAASO-KM2A between September 2021 and December 2022, which is based on a nearly composition-independent energy reconstruction method, achieving unprecedented accuracy. Our analysis reveals the position of the knee at 3.67±0.05±0.15PeV. Below the knee, the spectral index is found to be -2.7413±0.0004±0.0050, while above the knee, it is -3.128±0.005±0.027, with the sharpness of the transition measured with a statistical error of 2%. The mean logarithmic mass of cosmic rays is almost heavier than helium in the whole measured energy range. It decreases from 1.7 at 0.3 PeV to 1.3 at 3 PeV, representing a 24% decline following a power law with an index of -0.1200±0.0003±0.0341. This is equivalent to an increase in abundance of light components. Above the knee, the mean logarithmic mass exhibits a power law trend towards heavier components, which is reversal to the behavior observed in the all-particle energy spectrum. Additionally, the knee position and the change in power-law index are approximately the same. These findings suggest that the knee observed in the all-particle spectrum corresponds to the knee of the light component, rather than the medium-heavy components.

Dates et versions

hal-04523061 , version 1 (27-03-2024)

Identifiants

Citer

Zhen Cao, F Aharonian, Q An, A Axikegu, Y.X Bai, et al.. Measurements of All-Particle Energy Spectrum and Mean Logarithmic Mass of Cosmic Rays from 0.3 to 30 PeV with LHAASO-KM2A. Physical Review Letters, 2024, 132 (13), pp.131002. ⟨10.1103/PhysRevLett.132.131002⟩. ⟨hal-04523061⟩
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