“悟空”號“繪”出TeV以上能段最精確氦核宇宙線能譜
2021-05-19 18:02 來源: 新華網

????2017年以來,我國發射的第一顆用于空間高能粒子觀測的衛星——“悟空”號相繼在電子、質子、氦核宇宙線測量方面取得突破性進展,標志著我國的空間高能粒子探測研究已躋身世界最前列。

????5月19日上午,中國科學院紫金山天文臺召開新聞發布會,發布“悟空號”最新科研成果。據介紹,近期,“悟空”號國際合作組在《Physical Review Letters》雜志發表了宇宙線氦核70 GeV至80 TeV能段的精確能譜測量結果。這是國際上首次利用空間實驗實現對10 TeV以上能段氦核宇宙線能譜的精確測量。

????中國科學院高能物理研究所研究員,DAMPE科學團隊成員畢效軍表示,宇宙線結構問題,是宇宙線研究的難點之一。“悟空”號的測量結果確認了氦核能譜在幾百GeV/n處的變硬特征,并且首次以高置信度揭示出氦核能譜在約8.6TeV/n(34.4TeV)存在能譜變軟結構。這一新的結構很可能是由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。

????“悟空”號為什么要研究宇宙線?畢效軍研究員介紹,我們賴以生存的地球無時無刻不在經受來自外太空中高能粒子的轟擊,這些粒子包括各種原子核、正負電子、高能伽馬射線和中微子等,它們統稱為宇宙線。宇宙線被認為起源于超新星爆炸的遺跡或者黑洞吸積等極端天體,因此它們也是極端條件下天體環境和物理規律的信使。

????宇宙線的數目隨著能量的關系稱為其能譜,蘊含有豐富的關于宇宙線的物理信息。隨著能量升高宇宙線粒子數目急劇減少,體現出隨能量的負冪律函數依賴關系。精確測量宇宙線的能譜是研究宇宙線物理的核心任務。

中國科學院紫金山天文臺研究員、DAMPE科學團隊成員袁強介紹“悟空”最新成果

????中國科學院紫金山天文臺研究員,DAMPE科學團隊成員袁強表示,“悟空”號的主要使命就是間接探測暗物質粒子并研究宇宙線物理。和國際上其它類似探測設備相比,“悟空”號覆蓋能段寬、能量測量準、粒子鑒別強,在高能正負電子和核素宇宙線的觀測方面位居國際前列。

????質子和氦核是宇宙線中豐度最高的兩種粒子,其數目占宇宙線的約99%。“悟空”探測器具有優異的電荷分辨本領,可以對高能宇宙線質子和氦核進行有效鑒別,進而分別實現對質子和氦核能譜的精確測量。與同類型空間探測實驗相比,“悟空”號具備領先的電荷分辨能力。

????利用“悟空”號收集的前兩年半的數據,合作組獲得了從40 GeV到100 TeV能段的質子宇宙線精確能譜(DAMPE 2019, Sci. Adv., 5, eaax3793),揭示出在寬能段范圍內質子能譜明顯偏離理論預期的冪律能譜的行為特征。

????此次“悟空”發布的最新科研成果基于衛星前四年半的在軌觀測數據,“悟空”號國際合作組獲得了宇宙線氦核從70 GeV至80 TeV能段的精確能譜測量結果。和以往實驗結果相比,“悟空”號的結果在TeV以上能段精度顯著提高。氦核能譜和質子能譜體現出非常類似的行為,預示著它們存在共同的起源。

????據悉,“悟空”號目前已進入二次延壽運行階段,探測器狀態良好,仍在不斷積累高質量觀測數據。隨著數據的進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做出重要的貢獻。(文案/編導:龐雪汀 拍攝/剪輯:沈昱君 于華杰)?

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