当人类仰望浩瀚星空，来自宇宙深处的高能粒子正以接近光速的速度不断撞击地球。这些被称为宇宙射线的神秘粒子从何而来？又是如何被加速到如此惊人的能量？这一困扰科学界百余年的难题，近日因中国“悟空”号暗物质粒子探测卫星的关键发现迎来重要突破。国际顶级学术期刊《自然》在线发表了这项研究成果，揭示了宇宙射线加速机制中鲜为人知的电荷依赖特性。
研究团队通过分析“悟空”号卫星9年间记录的185亿个高能粒子数据，首次完整绘制出宇宙中五种主要粒子——质子、氦、碳、氧和铁的精确能谱图。这些能谱曲线在高能段均呈现出前所未有的“鼓包”特征，其中碳、氧、铁的能量测量范围较以往提升了近十倍。这种观测能力的突破使得原本隐藏在高能区的关键信息得以显现。
进一步分析显示，“鼓包”出现的位置与粒子所带电荷数呈现严格的正相关关系，而与粒子质量无关。这一发现支持了邻近地球存在特殊宇宙射线加速源的推测，该加速源对粒子的加速能力存在明确的电荷上限。研究团队结合宇宙射线大尺度空间分布数据证实，粒子最终获得的能量取决于其携带的电荷量，而非传统理论认为的粒子质量。
该成果为丹麦物理学家彼得斯1961年提出的理论假说提供了首个直接实验证据。彼得斯曾预言，在磁场约束条件下，粒子加速的能量极限应与其电荷量成正比。但由于观测技术限制，这个被称为“彼得斯循环”的假说在六十余年间始终缺乏实证支持。“悟空”号凭借其宽能段覆盖、高能量分辨率和卓越的粒子鉴别能力，终于为这个理论预言盖上了实验验证的印章。
这颗于2015年发射升空的探测卫星，设计寿命原为三年，却以超期服役的姿态持续工作至今。其搭载的BGO量能器等核心探测组件保持优异状态，不断积累着更高精度的观测数据。随着在轨运行时间的延长，“悟空”号有望继续拓展人类对宇宙射线起源的认知边界，为解开这个困扰科学界一个多世纪的谜题提供更多线索。
