Zhen Cao, the LHAASO Collaboration (including W. Mitthumsiri, P. Pattarakijwanich, D. Ruffolo and A. Sáiz), Physical Review Letters, Volume 132, Issue 13, id.131002, 8 pp., March 2024
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±0.15 PeV. 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.
เราเสนอการวัดสเปกตรัมของรังสีคอสมิกทั้งหมดและมวลเฉลี่ยในช่วงพลังงาน 0.3–30 PeV โดยใช้ข้อมูลที่ เก็บรวบรวมจาก LHAASO-KM2A ตั้งแต่เดือนกันยายน 2021 ถึงเดือนธันวาคม 2022 วิธีการวัดพลังงานที่ใช้ เกือบไม่ขึ้นกับองค์ประกอบของรังสีคอสมิก ทำให้ได้ความแม่นยำที่ไม่เคยมีมาก่อน การวิเคราะห์ของเราเผยให้เห็น ตำแหน่งของ "เข่า" ที่ 3.67±0.05±0.15 PeV เราพบว่าสเปกตรัมใต้เข่ามีดัชนีเป็น -2.7413±0.0004±0.0050 ขณะที่สเปกตรัมเหนือเข่ามีดัชนี -3.128±0.005±0.027 โดยตำแหน่งที่เปลี่ยนจากใต้เข่าเป็นเหนือเข่าโดนวัดได้ ด้วยความแม่นยำ 2% มวลเฉลี่ยแบบลอกการิทึมในช่วงพลังงานทั้งหมดนั้น หนักกว่าฮีเลียมเกือบตลอดช่วงที่วัดได้ โดยลดลงจาก 1.7 ที่ 0.3 PeV มาเป็น 1.3 ที่ 3 PeV แสดงถึงการลดลง 24% ตามกฎกำลังที่มีดัชนี -0.1200±0.0003±0.0341ซึ่งเทียบเท่ากับการเพิ่มขึ้นของธาตุเบา เหนือเข่า มวลเฉลี่ยแบบลอกการิทึมแสดงแนวโน้มมีธาตุหนักเพิ่มขึ้น ซึ่งขัดแย้งกับพฤติกรรมที่พบในสเปกตรัมพลังงานแบบรวมทุกอนุภาค นอกจากนี้ ตำแหน่งของเข่าและการเปลี่ยน- แปลงในดัชนีกฎพลังงานมีความใกล้เคียงกัน ข้อมูลเหล่านี้บ่งบอกว่าเข่าที่พบในสเปกตรัมทั้งหมดนั้น สอดคล้องกับเข่าของอนุภาคน้ำหนักเบา แทนที่จะเป็นอนุภาคน้ำหนักปานกลางถึงมาก
