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“悟空”號在TeV以上能段測量精度提高并探測到氦核能譜新結(jié)構(gòu)

2021-05-20 08:03:32 來源：科技日報

5月19日，記者從中國科學(xué)院紫金山天文臺新聞發(fā)布會獲悉，基于“悟空”號前四年半的在軌觀測數(shù)據(jù)，來自該臺等單位的研究人員，成功獲得宇宙線氦核從70GeV（十億電子伏特）至80TeV（萬億電子伏特）能段的精確能譜測量結(jié)果，并探測到氦核能譜新結(jié)構(gòu)。這是國際上首次利用空間實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)對10TeV以上能段氦核宇宙線能譜的精確測量，對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《物理評論快報》上。

我們賴以生存的地球無時無刻不在經(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，精確測量宇宙線的能譜是研究宇宙線物理的核心任務(wù)。

“悟空”號是我國發(fā)射的第一顆用于空間高能粒子觀測的衛(wèi)星，它的主要使命是間接探測暗物質(zhì)粒子并研究宇宙線物理。

“和國際上其他類似探測設(shè)備相比，‘悟空’號覆蓋能段寬、能量測量準(zhǔn)、粒子鑒別強(qiáng)，在高能正負(fù)電子和核素宇宙線的觀測方面位居世界前列。”中國科學(xué)院紫金山天文臺研究員袁強(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”號探測器具有優(yōu)異的電荷分辨本領(lǐng)，可以對高能宇宙線氦核進(jìn)行有效鑒別，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對氦核能譜的精確測量。

研究人員用“悟空”號前四年半的觀測數(shù)據(jù)，獲得的宇宙線氦核從70GeV至80TeV能段的精確能譜測量結(jié)果意義重大。該測量結(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34TeV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”號的結(jié)果在TeV以上能段精度顯著提高。“這次測量的氦核能譜和‘悟空’測量的質(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。”中國科學(xué)院紫金山天文臺副研究員、“悟空”科學(xué)團(tuán)隊(duì)成員岳川說。

袁強(qiáng)強(qiáng)調(diào)，目前“悟空”號已進(jìn)入二次延壽運(yùn)行階段，探測器狀態(tài)良好，仍在不斷積累高質(zhì)量觀測數(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作出重要的貢獻(xiàn)。

標(biāo)簽：悟空 TeV 氦核能譜結(jié)構(gòu)