Inferred Cosmic-Ray Spectrum from Fermi Large Area Telescope Gamma-Ray Observations of Earth's Limb

Ackermann, M.; Ajello, M.; Albert, A.; Allafort, A.; Baldini, Luca; Barbiellini, G.; Bastieri, D.; Bechtol, K.; Bellazzini, R.; Blandford, R. ?. D.; Bloom, E. ?. D.; Bonamente, E.; Bottacini, E.; Bouvier, A.; Brandt, T. ?. J.; Brigida, M.; Bruel, P.; Buehler, R.; Buson, S.; Caliandro, G. ?. A.; Cameron, R. ?. A.; Caraveo, P. ?. A.; Cecchi, C.; Charles, E.; Chaves, R. ?. C. ?. G.; Chekhtman, A.; Chiang, J.; Chiaro, G.; Ciprini, S.; Claus, R.; Cohen Tanugi, J.; Conrad, J.; Cutini, S.; Dalton, M.; D?ammando, F.; de Angelis, A.; de Palma, F.; Dermer, C. ?. D.; Digel, S. ?. W.; Di Venere, L.; Silva, E. do Couto e.; Drell, P. ?. S.; Drlica Wagner, A.; Favuzzi, C.; Fegan, S. ?. J.; Ferrara, E. ?. C.; Focke, W. ?. B.; Franckowiak, A.; Fukazawa, Y.; Funk, S.; Fusco, P.; Gargano, F.; Gasparrini, D.; Germani, S.; Giglietto, N.; Giordano, F.; Giroletti, M.; Glanzman, T.; Godfrey, G.; Gomez Vargas, G. ?. A.; Grenier, I. ?. A.; Grove, J. ?. E.; Guiriec, S.; Gustafsson, M.; Hadasch, D.; Hanabata, Y.; Harding, A. ?. K.; Hayashida, M.; Hayashi, K.; Hewitt, J. ?. W.; Horan, D.; Hou, X.; Hughes, R. ?. E.; Inoue, Y.; Jackson, M. ?. S.; Jogler, T.; J?hannesson, G.; Johnson, A. ?. S.; Kamae, T.; Kawano, T.; Kn?dlseder, J.; Kuss, M.; Lande, J.; Larsson, S.; Latronico, L.; Longo, F.; Loparco, F.; Lovellette, M. ?. N.; Lubrano, P.; Mayer, M.; Mazziotta, M. ?. N.; Mcenery, J. ?. E.; Mehault, J.; Michelson, P. ?. F.; Mitthumsiri, W.; Mizuno, T.; Moiseev, A. ?. A.; Monte, C.; Monzani, M. ?. E.; Morselli, A.; Moskalenko, I. ?. V.; Murgia, S.; Nemmen, R.; Nuss, E.; Ohsugi, T.; Okumura, A.; Orienti, M.; Orlando, E.; Ormes, J. ?. F.; Paneque, D.; Panetta, J. ?. H.; Perkins, J. ?. S.; Pesce Rollins, M.; Piron, F.; Pivato, G.; Porter, T. ?. A.; Rain?, S.; Rando, R.; Razzano, Massimiliano; Razzaque, S.; Reimer, A.; Reimer, O.; Ritz, S.; Roth, M.; Schaal, M.; Schulz, A.; Sgr?, C.; Siskind, E. ?. J.; Spandre, G.; Spinelli, P.; Strong, A. ?. W.; Takahashi, H.; Takeuchi, Y.; Thayer, J. ?. G.; Thayer, J. ?. B.; Thompson, D. ?. J.; Tibaldo, L.; Tinivella, Marco; Torres, D. ?. F.; Tosti, G.; Troja, E.; Tronconi, V.; Usher, T. ?. L.; Vandenbroucke, J.; Vasileiou, V.; Vianello, G.; Vitale, V.; Werner, M.; Winer, B. ?. L.; Wood, K. ?. S.; Wood, M.; Yang, Z.

doi:10.1103/PhysRevLett.112.151103

Recent accurate measurements of cosmic-ray (CR) species by ATIC-2, CREAM, and PAMELA reveal an unexpected hardening in the proton and He spectra above a few hundred GeV, a gradual softening of the spectra just below a few hundred GeV, and a harder spectrum of He compared to that of protons. These newly discovered features may offer a clue to the origin of high-energy CRs. We use the Fermi Large Area Telescope observations of the γ-ray emission from Earth’s limb for an indirect measurement of the local spectrum of CR protons in the energy range ∼90 GeV–6 TeV (derived from a photon energy range 15 GeV–1 TeV). Our analysis shows that single power law and broken power law spectra fit the data equally well and yield a proton spectrum with index 2.68±0.04 and 2.61±0.08 above ∼200 GeV, respectively.