A precise measurement of the proton flux in primary cosmic rays with rigidity (momentum/charge) from 1 GV to 1.8 TV is presented based on 300 million events. Knowledge of the rigidity dependence of the proton flux is important in understanding the origin, acceleration, and propagation of cosmic rays. We present the detailed variation with rigidity of the flux spectral index for the first time. The spectral index progressively hardens at high rigidities.

A precision measurement by AMS of the positron fraction in primary cosmic rays in the energy range from 0.5 to 500 GeV based on 10.9 million positron and electron events is presented. This measurement extends the energy range of our previous observation and increases its precision. The new results show, for the first time, that above ∼200 GeV the positron fraction no longer exhibits an increase with energy.

Precision measurements by the Alpha Magnetic Spectrometer on the International Space Station of the primary cosmic-ray electron flux in the range 0.5 to 700 GeV and the positron flux in the range 0.5 to 500 GeV are presented. The electron flux and the positron flux each require a description beyond a single power-law spectrum. Both the electron flux and the positron flux change their behavior at ∼30 GeV but the fluxes are significantly different in their magnitude and energy dependence. Between 20 and 200 GeV the positron spectral index is significantly harder than the electron spectral index. The determination of the differing behavior of the spectral indices versus energy is a new observation and provides important information on the origins of cosmic-ray electrons and positrons.

Knowledge of the precise rigidity dependence of the helium flux is important in understanding the origin, acceleration, and propagation of cosmic rays. A precise measurement of the helium flux in primary cosmic rays with rigidity (momentum/charge) from 1.9 GV to 3 TV based on 50 million events is presented and compared to the proton flux. The detailed variation with rigidity of the helium flux spectral index is presented for the first time. The spectral index progressively hardens at rigidities larger than 100 GV. The rigidity dependence of the helium flux spectral index is similar to that of the proton spectral index though the magnitudes are different. Remarkably, the spectral index of the proton to helium flux ratio increases with rigidity up to 45 GV and then becomes constant; the flux ratio above 45 GV is well described by a single power law.

Precision measurements by the Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) on the International Space Station of the deuteron (D) flux are presented. The measurements are based on 21×106 D nuclei in the rigidity range from 1.9 to 21 GV collected from May 2011 to April 2021. We observe that over the entire rigidity range the D flux exhibits nearly identical time variations with the p, He3, and He4 fluxes. Above 4.5 GV, the D/He4 flux ratio is time independent and its rigidity dependence is well described by a single power law ∝RΔ with ΔD/He4=−0.108±0.005. This is in contrast with the He3/He4 flux ratio for which we find ΔHe3/He4=−0.289±0.003. Above ∼13  GV we find a nearly identical rigidity dependence of the D and p fluxes with a D/p flux ratio of 0.027±0.001. These unexpected observations indicate that cosmic deuterons have a sizable primarylike component. With a method independent of cosmic ray propagation, we obtain the primary component of the D flux equal to 9.4±0.5% of the He4 flux and the secondary component of the D flux equal to 58±5% of the He3 flux. Published by the American Physical Society 2024