中科院紫金山天文臺(tái) “悟空”號(hào)再立一功！宇宙

◎ 科技日?qǐng)?bào)采訪人員陸成寬
“看清”宇宙線，“悟空”號(hào)又立新功。宇宙線被譽(yù)為攜帶宇宙秘密的“信使”。搞清楚宇宙線的相關(guān)問題，可以幫助我們解答許多宇宙奧秘。
5月19日，采訪人員從中科院紫金山天文臺(tái)新聞發(fā)布會(huì)獲悉，基于“悟空”號(hào)前四年半的在軌觀測(cè)數(shù)據(jù)，來自該臺(tái)等單位的研究人員，成功獲得宇宙線氦核從70 GeV（十億電子伏特）至80 TeV(萬億電子伏特)能段的精確能譜測(cè)量結(jié)果，并探測(cè)到氦核能譜新結(jié)構(gòu)。這是國(guó)際上首次利用空間實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)對(duì)10 TeV以上能段氦核宇宙線能譜的精確測(cè)量，對(duì)揭示高能宇宙線的起源以及加速機(jī)制具有十分重要的意義。相關(guān)研究成果發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》上。

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“悟空”號(hào)暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星效果圖。圖片來源：新華網(wǎng)
這一結(jié)果被《物理評(píng)論快報(bào)》雜志選為“編輯推薦”，同時(shí)在“物理”網(wǎng)站配發(fā)評(píng)論文章，稱“悟空”號(hào)做出了對(duì)宇宙線氦核迄今最精確的測(cè)量結(jié)果，比以往任何單一實(shí)驗(yàn)具有更高的精度和更寬的能段覆蓋，發(fā)現(xiàn)了不符合預(yù)期的能譜結(jié)構(gòu)，可能有助于揭示銀河系宇宙線的起源。
我們賴以生存的地球無時(shí)無刻不在經(jīng)受來自外太空高能粒子的轟擊，這些粒子包括各種原子核、正負(fù)電子、高能伽馬射線和中微子等，它們統(tǒng)稱為宇宙線。所謂宇宙線能譜就是宇宙線的數(shù)目隨著能量變化的關(guān)系。它蘊(yùn)含有豐富的關(guān)于宇宙線的物理信息，精確測(cè)量宇宙線的能譜是研究宇宙線物理的核心任務(wù)。
“悟空”號(hào)是我國(guó)發(fā)射的第一顆用于空間高能粒子觀測(cè)的衛(wèi)星，它的主要使命是間接探測(cè)暗物質(zhì)粒子并研究宇宙線物理。
“和國(guó)際上其他類似探測(cè)設(shè)備相比，‘悟空’號(hào)覆蓋能段寬、能量測(cè)量準(zhǔn)、粒子鑒別強(qiáng)，在高能正負(fù)電子和核素宇宙線的觀測(cè)方面位居世界前列。”中科院紫金山天文臺(tái)研究員袁強(qiáng)指出。
質(zhì)子和氦核是宇宙線中最豐富的兩種粒子，數(shù)量約占宇宙線的99%。“悟空”號(hào)探測(cè)器具有優(yōu)異的電荷分辨本領(lǐng)，可以對(duì)高能宇宙線氦核進(jìn)行有效鑒別，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)氦核能譜的精確測(cè)量。
研究人員用“悟空”號(hào)前四年半的觀測(cè)數(shù)據(jù)，獲得了宇宙線氦核從70 GeV至80 TeV能段的精確能譜測(cè)量結(jié)果。該測(cè)量結(jié)果確認(rèn)了氦核能譜在TeV能量處存在變硬特征，并且首次以高置信度揭示出氦核能譜在約34 TeV處存在能譜變軟的結(jié)構(gòu)。
和以往實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比，“悟空”號(hào)的結(jié)果在TeV以上能段精度顯著提高。“這次測(cè)量的氦核能譜和‘悟空’測(cè)量的質(zhì)子能譜體現(xiàn)出非常類似的行為，預(yù)示著它們存在共同的起源。”中科院紫金山天文臺(tái)副研究員，“悟空”科學(xué)團(tuán)隊(duì)成員岳川說。
對(duì)此，云南大學(xué)教授張力表示，繼宇宙線電子和質(zhì)子的精確能譜測(cè)量的創(chuàng)新性研究成果之后，“悟空”號(hào)又取得了宇宙線氦核的精確測(cè)量的突破性成果，為銀河系宇宙線起源、加速和傳播的研究提供了極為重要的高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
袁強(qiáng)強(qiáng)調(diào)，目前“悟空”號(hào)已進(jìn)入二次延壽運(yùn)行階段，探測(cè)器狀態(tài)良好，仍在不斷積累高質(zhì)量觀測(cè)數(shù)據(jù)。隨著數(shù)據(jù)的進(jìn)一步積累和分析的深入，“悟空”號(hào)有望取得更多的重要成果，為最終揭開高能宇宙線的起源和加速之謎做出重要的貢獻(xiàn)。
來源：科技日?qǐng)?bào)
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