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“悟空”号十年观测新突破:证实宇宙射线加速电荷依赖规律

   时间:2026-05-06 17:46:51 来源:快讯编辑:快讯 IP:北京 发表评论无障碍通道
 

宇宙射线,这一由超新星遗迹、高速旋转中子星及吸积黑洞等极端天体产生的神秘粒子流,长久以来吸引着科学家们的目光。这些以接近光速穿行的高能粒子,包含原子核、正负电子、高能伽马射线及中微子等,是探索极端天体环境与物理规律的重要媒介。其能谱,即粒子数目随能量的分布,隐藏着宇宙深处的诸多秘密。随着能量攀升,粒子数目急剧减少,精确测量这些粒子的能谱,成为解开宇宙射线起源之谜的关键。

在探索宇宙射线的征程中,“悟空”号暗物质粒子探测卫星扮演了举足轻重的角色。作为我国首颗空间天文卫星,它自发射以来,便肩负着通过高精度观测宇宙高能粒子与辐射,来研究宇宙射线起源与传播,并间接探寻暗物质粒子的重任。历经十余载的平稳运行,“悟空”号已累计探测到约185亿个高能粒子事例,其卓越的观测能力,在同类空间高能粒子探测设备中脱颖而出。

“悟空”号不仅覆盖能段广泛,能量测量精准,更在粒子甄别方面展现出强大实力。特别是在万亿至千万亿电子伏特能区,它拥有得天独厚的优势。基于前九年的观测数据,研究团队成功精确测定了质子、氦、碳、氧及铁等五种宇宙射线主要粒子的能谱,在超宽能段内揭示了它们在高能段存在的共同且显著的“鼓包”状结构。这一发现,不仅将碳、氧和铁的最高有效测量能量提升至以往近十倍,且置信水平高达99.999%以上。

宇宙射线源加速粒子的能量上限与电荷成正比,这一关系在磁场约束环境中的粒子加速过程中尤为显著,被称为Peters循环。该理论为后续所有电荷依赖模型奠定了基础,然而,长期以来,这一关系缺乏实验验证。如今,“悟空”号的最新观测结果为这一理论提供了直接证据。研究显示,地球近邻存在一个宇宙射线加速源,多种粒子能谱的统一“鼓包”结构,正是该源加速能力上限的体现。这一发现,不仅验证了六十余年前提出的宇宙射线电荷依赖加速模型,更为解开宇宙射线起源之谜提供了关键线索。

目前,“悟空”号探测器状态良好,将继续在轨运行,不断积累高质量数据。随着数据的进一步丰富与分析的深入,科学家们有望从这一“太空猎手”的观测结果中,挖掘出更多关于宇宙射线的奥秘,为人类探索宇宙的征程贡献更多力量。

 
 
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