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. 2021 May 21;126(20):201102.
doi: 10.1103/PhysRevLett.126.201102.

Measurement of the Cosmic Ray Helium Energy Spectrum from 70 GeV to 80 TeV with the DAMPE Space Mission

F Alemanno  1   2 , Q An  3   4 , P Azzarello  5 , F C T Barbato  1   2 , P Bernardini  6   7 , X J Bi  8   9 , M S Cai  10   11 , E Catanzani  12 , J Chang  10   11 , D Y Chen  9   10 , J L Chen  13 , Z F Chen  10   11 , M Y Cui  10 , T S Cui  14 , Y X Cui  10   11 , H T Dai  3   4 , A D'Amone  6   7 , A De Benedittis  6   7 , I De Mitri  1   2 , F de Palma  6   7 , M Deliyergiyev  5 , M Di Santo  6   7 , T K Dong  10 , Z X Dong  14 , G Donvito  15 , D Droz  5 , J L Duan  13 , K K Duan  10 , D D'Urso  12 , R R Fan  8 , Y Z Fan  10   11 , K Fang  8 , F Fang  13 , C Q Feng  3   4 , L Feng  10 , P Fusco  15   16 , M Gao  8 , F Gargano  15 , K Gong  8 , Y Z Gong  10 , D Y Guo  8 , J H Guo  10   11 , X L Guo  10   11 , S X Han  14 , Y M Hu  10 , G S Huang  3   4 , X Y Huang  10   11 , Y Y Huang  10 , M Ionica  12 , W Jiang  10   11 , J Kong  13 , A Kotenko  5 , D Kyratzis  1   2 , S J Lei  10 , S Li  10 , W L Li  14 , X Li  10 , X Q Li  14 , Y M Liang  14 , C M Liu  3   4 , H Liu  10 , J Liu  13 , S B Liu  3   4 , W Q Liu  13 , Y Liu  10 , F Loparco  15   16 , C N Luo  10   11 , M Ma  14 , P X Ma  10 , T Ma  10 , X Y Ma  14 , G Marsella  6   7 , M N Mazziotta  15 , D Mo  13 , X Y Niu  13 , X Pan  10   11 , A Parenti  1   2 , W X Peng  8 , X Y Peng  10 , C Perrina  5 , R Qiao  8 , J N Rao  14 , A Ruina  5 , M M Salinas  5 , G Z Shang  14 , W H Shen  14 , Z Q Shen  10 , Z T Shen  3   4 , L Silveri  1   2 , J X Song  14 , M Stolpovskiy  5 , H Su  13 , M Su  17 , Z Y Sun  13 , A Surdo  7 , X J Teng  14 , A Tykhonov  5 , H Wang  14 , J Z Wang  8 , L G Wang  14 , S Wang  10   11 , X L Wang  3   4 , Y Wang  3   4 , Y F Wang  3   4 , Y Z Wang  10 , Z M Wang  1   2 , D M Wei  10   11 , J J Wei  10 , Y F Wei  3   4 , S C Wen  3   4 , D Wu  8 , J Wu  10   11 , L B Wu  3   4 , S S Wu  14 , X Wu  5 , Z Q Xia  10 , H T Xu  14 , Z H Xu  10   11 , Z L Xu  10 , Z Z Xu  3   4 , G F Xue  14 , H B Yang  13 , P Yang  13 , Y Q Yang  13 , H J Yao  13 , Y H Yu  13 , G W Yuan  10   11 , Q Yuan  10   11 , C Yue  10 , J J Zang  10 , F Zhang  8 , S X Zhang  13 , W Z Zhang  14 , Y Zhang  10 , Y J Zhang  13 , Y L Zhang  3   4 , Y P Zhang  13 , Y Q Zhang  10 , Z Zhang  10 , Z Y Zhang  3   4 , C Zhao  3   4 , H Y Zhao  13 , X F Zhao  14 , C Y Zhou  14 , Y Zhu  14 ; DAMPE Collaboration
Affiliations

Measurement of the Cosmic Ray Helium Energy Spectrum from 70 GeV to 80 TeV with the DAMPE Space Mission

F Alemanno et al. Phys Rev Lett. .

Abstract

The measurement of the energy spectrum of cosmic ray helium nuclei from 70 GeV to 80 TeV using 4.5 years of data recorded by the Dark Matter Particle Explorer (DAMPE) is reported in this work. A hardening of the spectrum is observed at an energy of about 1.3 TeV, similar to previous observations. In addition, a spectral softening at about 34 TeV is revealed for the first time with large statistics and well controlled systematic uncertainties, with an overall significance of 4.3σ. The DAMPE spectral measurements of both cosmic protons and helium nuclei suggest a particle charge dependent softening energy, although with current uncertainties a dependence on the number of nucleons cannot be ruled out.

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