「悟空」號立新功 用火眼金睛「看清」宇宙線氦核能譜

   5月19日，記者從中國科學院紫金山天文臺新聞發布會獲悉，基於「悟空」號前四年半的在軌觀測數據，來自該臺等單位的研究人員，成功獲得宇宙線氦核從70GeV（十億電子伏特）至80TeV（萬億電子伏特）能段的精確能譜測量結果，並探測到氦核能譜新結構。這是國際上首次利用空間實驗實現對10TeV以上能段氦核宇宙線能譜的精確測量，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。相關研究成果發表于《物理評論快報》上。
   我們賴以生存的地球無時無刻不在經受來自外太空高能粒子的轟擊，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，牠們統稱為宇宙線。所謂宇宙線能譜就是宇宙線的數目隨著能量變化的關係。它蘊含有豐富的關於宇宙線的物理資訊，精確測量宇宙線的能譜是研究宇宙線物理的核心任務。
   「悟空」號是我國發射的第一顆用於空間高能粒子觀測的衛星，它的主要使命是間接探測暗物質粒子並研究宇宙線物理。
   「和國際上其他類似探測設備相比，『悟空』號覆蓋能段寬、能量測量準、粒子鑑別強，在高能正負電子和核素宇宙線的觀測方面位居世界前列。」中國科學院紫金山天文臺研究員袁強指出。
  質子和氦核是宇宙線中最豐富的兩種粒子，數量約占宇宙線的99%。「悟空」號探測器具有優異的電荷分辨本領，可以對高能宇宙線氦核進行有效鑑別，進而實現對氦核能譜的精確測量。
   研究人員用「悟空」號前四年半的觀測數據，獲得的宇宙線氦核從70GeV至80TeV能段的精確能譜測量結果意義重大。該測量結果確認了氦核能譜在TeV能量處存在變硬特徵，並且首次以高置信度揭示出氦核能譜在約34TeV處存在能譜變軟的結構。
  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。「這次測量的氦核能譜和『悟空』測量的質子能譜體現出非常類似的行為，預示著牠們存在共同的起源。」中國科學院紫金山天文臺副研究員、「悟空」科學團隊成員岳川說。
  袁強強調，目前「悟空」號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作出重要的貢獻。