Measurement of separate cosmic-ray electron and positron spectra with the Fermi Large Area Telescope

Markus Ackermann (1) , Marco Ajello (2) , A. Allafort (2) , W. B. Atwood (3) , Luca Baldini (4) , Guido Barbiellini (5) , D. Bastieri (6) , K. Bechtol (2) , R. Bellazzini (4) , B. Berenji (2) , R. D. Blandford (2) , E. D. Bloom (2) , E. Bonamente (7) , A.W. Borgland (2) , A. Bouvier (3) , J. Bregeon (4) , M. Brigida (8, 9) , Pascal Bruel (10) , R. Buehler (10) , S. Buson (6) , G. A. Caliandro (11) , R. A. Cameron (2) , P. A. Caraveo (12) , J. M. Casandjian (13) , C. Cecchi (7) , E. Charles (2) , A. Chekhtman (14) , C. C. Cheung (15) , J. Chiang (2) , S. Ciprini (16) , R. Claus (2) , J. Cohen-Tanugi (17) , J. Conrad (18) , S. Cutini (19) , A. de Angelis (5) , F. de Palma (9) , C. D. Dermer (20) , S.W. Digel (2) , E. Do Couto E Silva (2) , P. S. Drell (2) , A. Drlica-Wagner (2) , C. Favuzzi (9) , S. J. Fegan (10) , E. C. Ferrara (21) , W. B. Focke (2) , P. Fortin (10) , Y. Fukazawa (22) , S. Funk (2) , P. Fusco (9) , F. Gargano (9) , D. Gasparrini (19) , S. Germani (7) , N. Giglietto (9) , P. Giommi (19) , F. Giordano (9) , M. Giroletti (23) , T. Glanzman (2) , G. Godfrey (2) , I. A. Grenier (13) , J. E. Grove (20) , S. Guiriec (24) , M. Gustafsson (6) , D. Hadasch (11) , A. K. Harding (20) , M. Hayashida (2, 25) , R. E. Hughes (26) , G. Jo'Hannesson (27) , A. S. Johnson (2) , T. Kamae (2) , H. Katagiri (28) , J. Kataoka (29) , Jürgen Knödlseder (30, 31) , M. Kuss (4) , J. Lande (2) , L. Latronico (32) , M. Lemoine-Goumard (33) , M. Llena Garde (34) , F. Longo (5) , F. Loparco (9) , M. N. Lovellette (35) , P. Lubrano (36) , G. M. Madejski (2) , M. N. Mazziotta (9) , J. E. Mcenery (21) , P. F. Michelson (2) , W. Mitthumsiri (2) , T. Mizuno (22) , A. A. Moiseev (37, 38) , C. Monte (9) , M. E. Monzani (2) , A. Morselli , I.V. Moskalenko (2) , S. Murgia (2) , T. Nakamori , P. L. Nolan (2) , J. P. Norris , E. Nuss (17) , M. Ohno , T. Ohsugi , A. Okumura (2) , N. Omodei (2) , E. Orlando (2) , J. F. Ormes , M. Ozaki , D. Paneque (2) , D. Parent (39) , M. Pesce-Rollins , M. Pierbattista (13) , F. Piron (17) , G. Pivato , T.A. Porter , S. Raino' , R. Rando , M. Razzano , S. Razzaque , A. Reimer (2) , O. Reimer (2) , T. Reposeur (33) , S. Ritz , R.W. Romani (2) , M. Roth , H. F.-W. Sadrozinski , C. Sbarra , T. L. Schalk , C. Sgro' , E. J. Siskind , G. Spandre , P. Spinelli , A.W. Strong , H. Takahashi , T. Takahashi , T. Tanaka (2) , J. G. Thayer (2) , J. B. Thayer (2) , L. Tibaldo , M. Tinivella , D. F. Torres , G. Tosti , E. Troja , Y. Uchiyama (2) , T. L. Usher (2) , J. Vandenbroucke (2) , V. Vasileiou (17) , G. Vianello (2) , V. Vitale , A. P. Waite (2) , B. L. Winer (26) , K. S. Wood (35) , M. Wood (2) , Z. Yang (18) , S. Zimmer (18)

1 DESY - Deutsches Elektronen-Synchrotron [Zeuthen]
2 KIPAC - Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology
3 SCIPP - Santa Cruz Institute for Particle Physics
4 INFN - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare [Pisa]
5 INFN, Sezione di Trieste - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Trieste
6 INFN, Sezione di Padova - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Padova
7 INFN, Sezione di Perugia - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
8 Dipartimento di Fisica "M. Merlin" dell'Università e del Politecnico di Bari
9 INFN, sezione di Bari - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, sezione di Bari
10 LLR - Laboratoire Leprince-Ringuet
11 ICE-CSIC - Institut de Ciencies de l'Espai [Barcelona]
12 OAM - INAF - Osservatorio Astronomico di Milano
13 AIM (UMR7158 / UMR_E_9005 / UM_112) - Astrophysique Interprétation Modélisation
14 ARTEP, inc
15 National Research Council Washington
16 CNR | ISTI - CNR Istituto di Scienza e Tecnologie dell’Informazione “A. Faedo” [Pisa]
17 LUPM - Laboratoire Univers et Particules de Montpellier
18 Stockholm University
19 ASI - Agenzia Spaziale Italiana
20 Space Science Division [Washington]
21 GSFC - NASA Goddard Space Flight Center
22 Hiroshima City University
23 OABO - INAF - Osservatorio Astronomico di Bologna
24 CSPAR - Center for Space Plasma and Aeronomic Research [Huntsville]
25 Kyoto University
26 Center for Cosmology & AstroParticle Physics
27 University of Iceland [Reykjavik]
28 Ibaraki University
29 Waseda University [Tokyo, Japan]
30 IRAP - Institut de recherche en astrophysique et planétologie
31 GAHEC - Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies et Cosmologie
32 INFN, Sezione di Torino - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino
33 CENBG - Centre d'Etudes Nucléaires de Bordeaux Gradignan
34 Stockholm University Astrobiology Centre
35 NRL - Naval Research Laboratory
36 UNIPG - Università degli Studi di Perugia = University of Perugia
37 Department of Mathematics [College Park]
38 CRESST - Center for Research and Exploration in Space Science and Technology [GSFC]
39 George Mason University [Fairfax]

We measured separate cosmic-ray electron and positron spectra with the Fermi Large Area Telescope. Because the instrument does not have an onboard magnet, we distinguish the two species by exploiting the Earth's shadow, which is offset in opposite directions for opposite charges due to the Earth's magnetic field. We estimate and subtract the cosmic-ray proton background using two different methods that produce consistent results. We report the electron-only spectrum, the positron-only spectrum, and the positron fraction between 20 GeV and 200 GeV. We confirm that the fraction rises with energy in the 20--100 GeV range and determine for the first time that it continues to rise between 100 and 200 GeV.

Domaines: Phénomènes cosmiques de haute energie [astro-ph.HE]; Phénomènes cosmiques de haute energie [astro-ph.HE]

Markus Ackermann, Marco Ajello, A. Allafort, W. B. Atwood, Luca Baldini, et al.. Measurement of separate cosmic-ray electron and positron spectra with the Fermi Large Area Telescope. Physical Review Letters, 2012, 108, pp.0111103. ⟨10.1103/PhysRevLett.108.011103⟩. ⟨in2p3-00665926⟩