宇宙射线的起源之谜，一直是天文学领域的重要课题。近日，中国科学院紫金山天文台牵头的国际科研团队，依托“悟空”号暗物质粒子探测卫星的观测数据，在宇宙射线研究方面取得重大突破。相关成果于国际权威学术期刊《自然》发表，首次揭示了宇宙射线加速能量极限与粒子电荷之间的依赖关系。
宇宙射线是来自宇宙空间的高能粒子流，包含质子、氦核、碳核、氧核、铁核等原子核，以及正负电子等基本粒子。这些粒子以接近光速的速度在宇宙中穿行，其源头指向超新星爆发、中子星、黑洞等极端天体环境。尽管科学家早在上世纪初就发现了宇宙射线的存在，但其加速机制和起源位置始终未被完全破解。
研究团队通过分析“悟空”号长达十余年的观测数据，精确测量了五种主要宇宙射线粒子的能量分布。数据显示，质子、氦、碳、氧、铁在高能段均呈现出一致的“鼓包”特征。其中，碳、氧、铁的测量能量上限较以往研究提升了近一个数量级。进一步分析发现，“鼓包”出现的位置与粒子电荷数呈严格正比关系——电荷数越大的粒子，其能量极限越高。
这一发现与丹麦物理学家1961年提出的理论预期高度吻合。该理论认为，宇宙射线源的加速能力存在上限，且这一上限与粒子所带电荷量成正比。然而，受限于当时探测设备的精度和能量覆盖范围，这一假设在六十余年间始终缺乏实验验证。“悟空”号凭借其卓越的能量分辨率和广域探测能力，首次为该理论提供了直接观测证据。
科研人员指出，地球附近存在一个近距离的宇宙射线加速源，其加速能力在特定能量段达到极限，从而在粒子能谱上留下“鼓包”印记。这一结果不仅证实了电荷依赖的加速极限规律，更为寻找宇宙射线起源地提供了关键线索。目前，团队正结合多波段观测数据，进一步定位该加速源的具体位置和物理性质。
