Observation of Complex Time Structures in the Cosmic-Ray Electron and Positron Fluxes with the Alpha Magnetic Spectrometer on the International Space Station

Aguilar, M.; Cavasonza, L. A.; Ambrosi, G.; Arruda, L.; Attig, N.; Aupetit, S.; Azzarello, P.; Bachlechner, A.; Barao, F.; Barrau, A.; Barrin, L.; Bartoloni, A.; Basara, L.; Başeǧmez-Du Pree, S.; Battarbee, M.; Battiston, R.; Becker, U.; Behlmann, M.; Beischer, B.; Berdugo, J.; Bertucci, B.; Bindel, K. F.; Bindi, V.; De Boer, W.; Bollweg, K.; Bonnivard, V.; Borgia, B.; Boschini, M. J.; Bourquin, M.; Bueno, E. F.; Burger, J.; Cadoux, F.; Cai, X. D.; Capell, M.; Caroff, S.; Casaus, J.; Castellini, G.; Cervelli, F.; Chae, M. J.; Chang, Y. H.; Chen, A. I.; Chen, G. M.; Chen, H. S.; Chen, Y.; Cheng, L.; Chou, H. Y.; Choumilov, E.; Choutko, V.; Chung, C. H.; Clark, C.; Clavero, R.; Coignet, G.; Consolandi, C.; Contin, A.; Corti, C.; Creus, W.; Crispoltoni, M.; Cui, Z.; Dadzie, K.; Dai, Y. M.; Datta, A.; Delgado, C.; Della Torre, S.; Demirköz, M. B.; Derome, L.; Di Falco, S.; Dimiccoli, F.; Díaz, C.; Von Doetinchem, P.; Dong, F.; Donnini, F.; Duranti, M.; D'Urso, D.; Egorov, A.; Eline, A.; Eronen, T.; Feng, J.; Fiandrini, E.; Fisher, P.; Formato, V.; Galaktionov, Y.; Gallucci, G.; García-López, R. J.; Gargiulo, C.; Gast, H.; Gebauer, I.; Gervasi, M.; Ghelfi, A.; Giovacchini, F.; Gómez-Coral, D. M.; Gong, J.; Goy, C.; Grabski, V.; Grandi, D.; Graziani, M.; Guo, K. H.; Haino, S.; Han, K. C.; Z. H., He; Heil, M.; Hsieh, T. H.; Huang, H.; Huang, Z. C.; Huh, C.; Incagli, M.; Ionica, M.; Jang, W. Y.; Jia, Y.; Jinchi, H.; Kang, S. C.; Kanishev, K.; Khiali, B.; Kim, G. N.; Kim, K. S.; Kirn, T.; Konak, C.; Kounina, O.; Kounine, A.; Koutsenko, V.; Kulemzin, A.; La Vacca, G.; Laudi, E.; Laurenti, G.; Lazzizzera, I.; Lebedev, A.; Lee, H. T.; Lee, S. C.; Leluc, C.; H. S., Li; J. Q., Li; Li, Q.; T. X., Li; Z. H., Li; Z. Y., Li; Lim, S.; Lin, C. H.; Lipari, P.; Lippert, T.; Liu, D.; Liu, H.; Lordello, V. D.; S. Q., Lu; Y. S., Lu; Luebelsmeyer, K.; Luo, F.; Luo, J. Z.; Lyu, S. S.; Machate, F.; Mañá, C.; Marín, J.; Martin, T.; Martínez, G.; Masi, N.; Maurin, D.; Menchaca-Rocha, A.; Meng, Q.; Mikuni, V. M.; D. C., Mo; Mott, P.; Nelson, T.; J. Q., Ni; Nikonov, N.; Nozzoli, F.; Oliva, A.; Orcinha, M.; Palermo, M.; Palmonari, F.; Palomares, C.; Paniccia, M.; Pauluzzi, M.; Pensotti, S.; Perrina, C.; Phan, H. D.; Picot-Clemente, N.; Pilo, F.; Pizzolotto, C.; Plyaskin, V.; Pohl, M.; Poireau, V.; Quadrani, L.; X. M., Qi; Qin, X.; Z. Y., Qu; Räihä, T.; Rancoita, P. G.; Rapin, D.; Ricol, J. S.; Rosier-Lees, S.; Rozhkov, A.; Rozza, D.; Sagdeev, R.; Schael, S.; Schmidt, S. M.; Von Dratzig, A. S.; Schwering, G.; Seo, E. S.; Shan, B. S.; Shi, J. Y.; Siedenburg, T.; Son, D.; Song, J. W.; Tacconi, M.; Tang, X. W.; Tang, Z. C.; Tescaro, D.; Ting, S. C. C.; Ting, S. M.; Tomassetti, N.; Torsti, J.; Türkoǧlu, C.; Urban, T.; Vagelli, V.; Valente, E.; Valtonen, E.; Vázquez Acosta, M.; Vecchi, M.; Velasco, M.; Vialle, J. P.; Wang, L. Q.; Wang, N. H.; Wang, Q. L.; Wang, X.; Wang, X. Q.; Wang, Z. X.; Wei, C. C.; Weng, Z. L.; Whitman, K.; Wu, H.; Wu, X.; Xiong, R. Q.; Xu, W.; Yan, Q.; Yang, J.; Yang, M.; Yang, Y.; Yi, H.; Y. J., Yu; Z. Q., Yu; Zannoni, M.; Zeissler, S.; Zhang, C.; Zhang, F.; Zhang, J.; Zhang, J. H.; Zhang, S. W.; Zhang, Z.; Zheng, Z. M.; Zhuang, H. L.; Zhukov, V.; Zichichi, A.; Zimmermann, N.; Zuccon, P.

doi:10.1103/PhysRevLett.121.051102

: We present high-statistics, precision measurements of the detailed time and energy dependence of the primary cosmic-ray electron flux and positron flux over 79 Bartels rotations from May 2011 to May 2017 in the energy range from 1 to 50 GeV. For the first time, the charge-sign dependent modulation during solar maximum has been investigated in detail by leptons alone. Based on 23.5×10^{6} events, we report the observation of short-term structures on the timescale of months coincident in both the electron flux and the positron flux. These structures are not visible in the e^{+}/e^{-} flux ratio. The precision measurements across the solar polarity reversal show that the ratio exhibits a smooth transition over 830±30 days from one value to another. The midpoint of the transition shows an energy dependent delay relative to the reversal and changes by 260±30 days from 1 to 6 GeV.

Observation of Complex Time Structures in the Cosmic-Ray Electron and Positron Fluxes with the Alpha Magnetic Spectrometer on the International Space Station

Aguilar, M.;Cavasonza, L. A.;Ambrosi, G.;Arruda, L.;Attig, N.;Aupetit, S.;Azzarello, P.;Bachlechner, A.;Barao, F.;Barrau, A.;Barrin, L.;Bartoloni, A.;Basara, L.;Başeǧmez-Du Pree, S.;Battarbee, M.;Battiston, R.;Becker, U.;Behlmann, M.;Beischer, B.;Berdugo, J.;Bertucci, B.;Bindel, K. F.;Bindi, V.;De Boer, W.;Bollweg, K.;Bonnivard, V.;Borgia, B.;Boschini, M. J.;Bourquin, M.;Bueno, E. F.;Burger, J.;Cadoux, F.;Cai, X. D.;Capell, M.;Caroff, S.;Casaus, J.;Castellini, G.;Cervelli, F.;Chae, M. J.;Chang, Y. H.;Chen, A. I.;Chen, G. M.;Chen, H. S.;Chen, Y.;Cheng, L.;Chou, H. Y.;Choumilov, E.;Choutko, V.;Chung, C. H.;Clark, C.;Clavero, R.;Coignet, G.;Consolandi, C.;Contin, A.;Corti, C.;Creus, W.;Crispoltoni, M.;Cui, Z.;Dadzie, K.;Dai, Y. M.;Datta, A.;Delgado, C.;Della Torre, S.;Demirköz, M. B.;Derome, L.;Di Falco, S.;Dimiccoli, F.;Díaz, C.;Von Doetinchem, P.;Dong, F.;Donnini, F.;Duranti, M.;D'Urso, D.;Egorov, A.;Eline, A.;Eronen, T.;Feng, J.;Fiandrini, E.;Fisher, P.;Formato, V.;Galaktionov, Y.;Gallucci, G.;García-López, R. J.;Gargiulo, C.;Gast, H.;Gebauer, I.;Gervasi, M.;Ghelfi, A.;Giovacchini, F.;Gómez-Coral, D. M.;Gong, J.;Goy, C.;Grabski, V.;Grandi, D.;Graziani, M.;Guo, K. H.;Haino, S.;Han, K. C.;He, Z. H.;Heil, M.;Hsieh, T. H.;Huang, H.;Huang, Z. C.;Huh, C.;Incagli, M.;Ionica, M.;Jang, W. Y.;Jia, Y.;Jinchi, H.;Kang, S. C.;Kanishev, K.;Khiali, B.;Kim, G. N.;Kim, K. S.;Kirn, T.;Konak, C.;Kounina, O.;Kounine, A.;Koutsenko, V.;Kulemzin, A.;La Vacca, G.;Laudi, E.;Laurenti, G.;Lazzizzera, I.;Lebedev, A.;Lee, H. T.;Lee, S. C.;Leluc, C.;Li, H. S.;Li, J. Q.;Li, Q.;Li, T. X.;Li, Z. H.;Li, Z. Y.;Lim, S.;Lin, C. H.;Lipari, P.;Lippert, T.;Liu, D.;Liu, H.;Lordello, V. D.;Lu, S. Q.;Lu, Y. S.;Luebelsmeyer, K.;Luo, F.;Luo, J. Z.;Lyu, S. S.;Machate, F.;Mañá, C.;Marín, J.;Martin, T.;Martínez, G.;Masi, N.;Maurin, D.;Menchaca-Rocha, A.;Meng, Q.;Mikuni, V. M.;Mo, D. C.;Mott, P.;Nelson, T.;Ni, J. Q.;Nikonov, N.;Nozzoli, F.;Oliva, A.;Orcinha, M.;Palermo, M.;Palmonari, F.;Palomares, C.;Paniccia, M.;Pauluzzi, M.;Pensotti, S.;Perrina, C.;Phan, H. D.;Picot-Clemente, N.;Pilo, F.;Pizzolotto, C.;Plyaskin, V.;Pohl, M.;Poireau, V.;Quadrani, L.;Qi, X. M.;Qin, X.;Qu, Z. Y.;Räihä, T.;Rancoita, P. G.;Rapin, D.;Ricol, J. S.;Rosier-Lees, S.;Rozhkov, A.;Rozza, D.;Sagdeev, R.;Schael, S.;Schmidt, S. M.;Von Dratzig, A. S.;Schwering, G.;Seo, E. S.;Shan, B. S.;Shi, J. Y.;Siedenburg, T.;Son, D.;Song, J. W.;Tacconi, M.;Tang, X. W.;Tang, Z. C.;Tescaro, D.;Ting, S. C. C.;Ting, S. M.;Tomassetti, N.;Torsti, J.;Türkoǧlu, C.;Urban, T.;Vagelli, V.;Valente, E.;Valtonen, E.;Vázquez Acosta, M.;Vecchi, M.;Velasco, M.;Vialle, J. P.;Wang, L. Q.;Wang, N. H.;Wang, Q. L.;Wang, X.;Wang, X. Q.;Wang, Z. X.;Wei, C. C.;Weng, Z. L.;Whitman, K.;Wu, H.;Wu, X.;Xiong, R. Q.;Xu, W.;Yan, Q.;Yang, J.;Yang, M.;Yang, Y.;Yi, H.;Yu, Y. J.;Yu, Z. Q.;Zannoni, M.;Zeissler, S.;Zhang, C.;Zhang, F.;Zhang, J.;Zhang, J. H.;Zhang, S. W.;Zhang, Z.;Zheng, Z. M.;Zhuang, H. L.;Zhukov, V.;Zichichi, A.;Zimmermann, N.;Zuccon, P.

2018-01-01

Abstract

: We present high-statistics, precision measurements of the detailed time and energy dependence of the primary cosmic-ray electron flux and positron flux over 79 Bartels rotations from May 2011 to May 2017 in the energy range from 1 to 50 GeV. For the first time, the charge-sign dependent modulation during solar maximum has been investigated in detail by leptons alone. Based on 23.5×10^{6} events, we report the observation of short-term structures on the timescale of months coincident in both the electron flux and the positron flux. These structures are not visible in the e^{+}/e^{-} flux ratio. The precision measurements across the solar polarity reversal show that the ratio exhibits a smooth transition over 830±30 days from one value to another. The midpoint of the transition shows an energy dependent delay relative to the reversal and changes by 260±30 days from 1 to 6 GeV.