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“悟空”号探天立新功 探测迄今最精确高能氦核宇宙射线能谱

央视新闻客户端 央视新闻客户端 2021年05月20日 10:41 A-A+ 二维码
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5月19日,中国科学院紫金山天文台发布消息,基于暗物质粒子探测卫星“悟空”号前四年半的在轨观测数据,科研团队成功获得宇宙线氦核从70GeV(十亿电子伏特)至80TeV(万亿电子伏特)能段的精确能谱测量结果,并探测到氦核能谱新结构。这是国际上首次利用空间实验实现对10TeV以上能段氦核宇宙线能谱的精确测量,对揭示高能宇宙线的起源以及加速机制具有十分重要的意义。相关研究成果日前发表于《物理评论快报》上。

宇宙线被认为起源于超新星爆炸的遗迹或者黑洞吸积等极端天体,因此它们也是极端条件下天体环境和物理规律的信使。宇宙线的数目随着能量的关系称为其能谱,蕴含有丰富的关于宇宙线的物理信息。

暗物质粒子探测卫星“悟空”号是我国发射的第一颗用于空间高能粒子观测的卫星,它的主要使命是间接探测暗物质粒子并研究宇宙线物理和高能伽马射线天文。和国际上其他类似探测设备相比,“悟空”号覆盖能段宽、能量测量准、粒子鉴别强,在高能正负电子和核素宇宙线的观测方面位居国际前列。

质子和氦核是宇宙线中丰度最高的两种粒子,其数目占宇宙线的约99%。“悟空”探测器具有优异的电荷分辨本领,可以对高能宇宙线质子和氦核进行有效鉴别,进而分别实现对质子和氦核能谱的精确测量。

专家介绍,和以往实验结果相比,“悟空”号的测量结果在TeV以上能段的精度显著提高。氦核能谱和质子能谱体现出非常类似的行为,预示着它们存在共同的起源。“悟空”号质子和氦核结果还表明二者能谱拐折的位置近似正比于其电荷。这一新的拐折结构及其电荷依赖的特性预示着它们可能来自邻近地球的某个宇宙线加速源,拐折能量对应于该源的加速上限。

据了解,“悟空”号目前已进入二次延寿运行阶段,探测器状态良好,仍在不断积累高质量观测数据。随着数据的进一步积累和分析的深入,“悟空”号有望取得更多的重要成果,为最终揭开高能宇宙线的起源和加速之谜作出重要的贡献。(总台央视记者 帅俊全)


(编辑 李冬鸣)

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