Towards Understanding the Origin of Cosmic-Ray Positrons

Aguilar, M.; Ali Cavasonza, L.; Ambrosi, G.; Arruda, L.; Attig, N.; Azzarello, P.; Bachlechner, A.; Barao, F.; Barrau, A.; Barrin, L.; Bartoloni, A.; Basara, L.; Başeǧmez-Du Pree, S.; Battiston, R.; Becker, U.; Behlmann, M.; Beischer, B.; Berdugo, J.; Bertucci, B.; Bindi, V.; De Boer, W.; Bollweg, K.; Borgia, B.; Boschini, M. J.; Bourquin, M.; Bueno, E. F.; Burger, J.; Burger, W. J.; Cai, X. D.; Capell, M.; Caroff, S.; Casaus, J.; Castellini, Giulio; Cervelli, F.; Chang, Y. H.; Chen, G. M.; Chen, H. S.; Chen, Y.; Cheng, L.; Chou, H. Y.; Choutko, V.; Chung, C. H.; Clark, C.; Coignet, G.; Consolandi, C.; Contin, A.; Corti, C.; 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.; Egorov, A.; Eline, A.; Eronen, T.; Feng, J.; Fiandrini, E.; Fisher, P.; Formato, V.; Galaktionov, Y.; García-López, R. J.; Gargiulo, C.; Gast, H.; Gebauer, I.; Gervasi, M.; 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.; Incagli, M.; Jia, Yi; Jinchi, H.; Kanishev, K.; Khiali, B.; Kirn, Th.; 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.; J. Q., Li; Li, Q.; T. X., Li; Z. H., Li; Light, C.; Lin, C. H.; Lippert, T.; Liu, F. Z.; Liu, Hu; Liu, Z.; S. Q., Lu; Y. S., Lu; Luebelsmeyer, K.; Luo, F.; Luo, J. Z.; Luo, Xi; Lyu, S. S.; Machate, F.; Mañá, C.; Marín, J.; Martin, T.; Martínez, G.; Masi, N.; Maurin, D.; Menchaca-Rocha, A.; Meng, Q.; D. C., Mo; Molero, M.; Mott, P.; Mussolin, L.; Nelson, T.; J. Q., Ni; Nikonov, N.; Nozzoli, F.; Oliva, A.; Orcinha, M.; Palermo, M.; Palmonari, F.; Paniccia, M.; Pashnin, A.; Pauluzzi, M.; Pensotti, S.; Perrina, C.; Phan, H. D.; Picot-Clemente, N.; Plyaskin, V.; Pohl, M.; Poireau, V.; Popkow, A.; Quadrani, L.; X. M., Qi; Qin, X.; Z. Y., Qu; Rancoita, P. G.; Rapin, D.; Conde, A. Reina; Rosier-Lees, S.; Rozhkov, A.; Rozza, D.; Sagdeev, R.; Solano, C.; Schael, S.; Schmidt, S. M.; Schulz Von Dratzig, A.; Schwering, G.; Seo, E. S.; Shan, B. S.; Shi, J. Y.; Siedenburg, T.; Song, J. W.; Sun, Z. T.; Tacconi, M.; Tang, X. W.; Tang, Z. C.; Tian, J.; Ting, Samuel C. C.; Ting, S. M.; Tomassetti, N.; Torsti, J.; Urban, T.; Vagelli, V.; Valente, E.; Valtonen, E.; Vázquez Acosta, M.; Vecchi, M.; Velasco, M.; Vialle, J. P.; Vizán, J.; Wang, L. Q.; Wang, N. H.; Wang, Q. L.; Wang, X.; Wang, X. Q.; Wang, Z. X.; Wei, J.; Weng, Z. L.; Wu, H.; Xiong, R. Q.; Xu, W.; Yan, Q.; Yang, Y.; Yi, H.; Y. J., Yu; Z. Q., Yu; Zannoni, M.; Zeissler, S.; Zhang, C.; Zhang, F.; Zhang, J. H.; Zhang, Z.; Zhao, F.; Zheng, Z. M.; Zhuang, H. L.; Zhukov, V.; Zichichi, A.; Zimmermann, N.; Zuccon, P.

doi:10.1103/PhysRevLett.122.041102

Precision measurements of cosmic ray positrons are presented up to 1 TeV based on 1.9 million positrons collected by the Alpha Magnetic Spectrometer on the International Space Station. The positron flux exhibits complex energy dependence. Its distinctive properties are (a) a significant excess starting from 25.2±1.8 GeV compared to the lower-energy, power-law trend, (b) a sharp dropoff above 284+91−64 GeV, (c) in the entire energy range the positron flux is well described by the sum of a term associated with the positrons produced in the collision of cosmic rays, which dominates at low energies, and a new source term of positrons, which dominates at high energies, and (d) a finite energy cutoff of the source term of Es=810+310−180 GeV is established with a significance of more than 4σ. These experimental data on cosmic ray positrons show that, at high energies, they predominantly originate either from dark matter annihilation or from other astrophysical sources.