新成果+1！“悟空”號揭示宇宙射線加速關鍵機制

“悟空”號暗物質粒子探測衛星自2015年底發射以來，已在軌平穩運行超10年。依託該衛星的大量探測數據，中國科學院紫金山天文臺領銜的科研團隊近期取得新成果，首次發現宇宙射線加速能量極限的電荷依賴規律，對揭開宇宙射線起源之謎具有重要意義。相關成果4月29日在國際學術期刊《自然》發表。

宇宙射線簡單來説就是宇宙空間裏以接近光速飛行的高能粒子流，其中包含各類原子核、正負電子等粒子。這些宇宙射線來自超新星爆發、中子星，以及黑洞等極端天體，它們就像是傳遞信息的宇宙“信使”，能幫人類探索極端環境下的物理規律，但是長期以來人類對宇宙射線的起源等問題一直沒有找到確切答案。

我國領銜的國際科研團隊依託“悟空”號強大的探測能力，精確測量出了質子、氦、碳、氧、鐵這5種宇宙射線中最常見粒子的能量分佈，首次直接觀測到它們在高能段都出現了一致的“鼓包”結構。其中，碳、氧、鐵三種粒子的最高有效測量能量，比以往提升了近10倍。通過進一步研究，團隊發現這個特殊“鼓包”出現的位置與粒子的電荷成正比。

△中國科學院紫金山天文臺科研團隊。

結合多項觀測數據綜合分析，科研團隊得出結論：在地球附近，存在一個近距離的宇宙射線加速源，粒子能譜上的“鼓包”，就是這個源加速粒子的能力上限。這也直接證明，宇宙射線源加速粒子的能量上限，和粒子電荷成正比。

△“悟空”號觀測到宇宙射線中5種高豐度粒子存在統一的“鼓包”狀能譜結構。

早在1961年，這一理論預期就被丹麥物理學家提出，但受限于當時設備探測精度不足、觀測能量範圍有限等問題，六十多年來始終沒有得到實驗證實。如今，“悟空”號憑藉超強的探測能力，首次為這一理論提供了直接觀測證據，對揭開宇宙射線起源之謎具有重要意義。

（總臺央視記者 帥俊全 褚爾嘉 製圖 艾玖玫）