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我國科學家精確測量40 GeV-100 TeV能段的宇宙線質子能譜

發布時間:2019-11-05 15:06:00     
  我們賴以生存的地球每時每刻都經受著來自外太空中高能粒子(亦稱宇宙線)的轟擊,這些粒子包括質子、正負電子、高能伽馬射線、中微子和其他一些原子核等。宇宙線的發現距今已有一百多年,但關于宇宙線的起源、加速與傳播過程還沒有得到徹底的解答。我國于2015年底發射的首顆天文衛星“悟空”號暗物質粒子探測衛星的核心科學目標之一就是對高能宇宙線能譜進行精確測量,研究宇宙線物理。
  我國科學家基于過去兩年多的觀測數據,“悟空”號國際合作組獲得了40 GeV到100 TeV能段的宇宙線質子能譜。這是國際上首次利用空間實驗實現對高達100 TeV的宇宙線質子能譜的直接精確測量,該能量上限比阿爾法磁譜儀AMS-02實驗高出約50倍,比日本科學家領銜的CALET實驗的最新結果高出10倍。“悟空”號的測量結果確認了質子能譜在數百GeV處的變硬(體現為附圖中的“上翹”)行為。更重要的是,“悟空”號首次發現質子能譜在約14 TeV出現明顯的能譜變軟結構(圖中“下拐”),這一新的結構很可能是近鄰個別宇宙線源留下的印記。“悟空”號的結果對揭示高能宇宙線的起源以及加速機制具有十分重要的意義。
  相關研究結果于2019年8月28日在線發表在Science Advances(《科學進展》)上。


  “悟空”號探測的40 GeV-100 TeV能段宇宙線質子能譜(紅點)。
  圖取自DAMPE collaboration (2019, Sci. Adv., 5, eaax3793) 七星彩近30期