Cosmic rays from the knee to the ankle

The shape and composition of the primary spectrum as well as the large-scale anisotropy in the arrival direction of cosmic rays are key elements to understand the origin, acceleration and propagation of the Galactic radiation. Besides the well-known knee and ankle features, the measured energy spectrum exhibits also a less pronounced but still clear deviation from a single power law between the knee and the ankle, with a spectral hardening at ∼2×1016 eV∼2×1016 eV and a steepening at ∼1017 eV∼1017 eV. The average mass composition gets heavier after the knee till ∼1017 eV∼1017 eV, where a bending of the heavy component is observed. An indication of a hardening of the light component just above 1017 eV1017 eV has been measured as well. First indications of anisotropy of the arrival direction in the southern hemisphere have been reported at ∼1015 eV∼1015 eV.

RésuméLa forme et la composition du spectre des primaires ainsi que les anisotropies à grande échelle dans la distribution d'arrivée des rayons cosmiques sont des éléments clés pour comprendre l'origine, l'accélération et la propagation du rayonnement galactique. En dehors des particularités spectrales bien connues que sont le genou et la cheville, la mesure du spectre en énergie révèle également, entre ces deux particularités, une déviation claire, bien que moins prononcée, par rapport à une loi de puissance unique : le spectre se durcit jusqu'à ∼2×1016 eV∼2×1016 eV et tombe ensuite à partir de ∼1017 eV∼1017 eV. La composition en masse, quant à elle, devient plus lourde après le genou, et ce jusqu'à ∼1017 eV∼1017 eV, valeur à partir de laquelle elle chute rapidement. Un durcissement de la composante légère au-dessus de 1017 eV1017 eV a aussi été mesuré. De premières indications d'anisotropies dans les mesures des directions d'arrivée depuis l'hémisphère sud ont été rapportées à ∼1015 eV∼1015 eV.