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今日推荐候选条目《“悟空”卫星获得宇宙线氦核能谱迄今最精确测量结果》,投票请点“阅读原文”。宇宙线是起源于外太空的高能粒子流,它们通常被认为起源于超新星爆炸的遗迹或者吸积的黑洞等极端天体,因而也是极端条件下天体环境和物理规律的“信使”。百余年来,关于宇宙线的起源、加速机制以及它们在宇宙空间中的传播及相互作用等基本问题仍然是未解之谜。
精确观测宇宙线粒子能谱(即数目随能量的变化关系)是理解宇宙线物理问题的关键。“悟空”号是我国发射的第一颗用于空间高能粒子观测的卫星,它覆盖能段宽、能量测量准、粒子鉴别强,在高能正负电子和核素宇宙线的观测方面位居国际先进行列。利用卫星前四年半的在轨观测数据,“悟空”号国际合作组获得了宇宙线氦核从70 GeV至80 TeV能段的精确能谱测量结果。
和以往实验结果相比,“悟空”号的结果在TeV以上能段精度显著提高,并以4.3σ的置信度发现能谱在34 TeV处变软的新结构。氦核能谱和“悟空”号2019年发表的质子能谱(DAMPE collaboration, 2019, Sci. Adv., 5, eaax3793)体现出非常类似的行为,预示着它们存在共同的起源,可能是邻近某处宇宙线加速源的印记。
该研究结果发表于《物理评论快报》(PRL),并被选为“编辑推荐”文章。美国物理学会“物理”网站配发评论文章,称“悟空”作出了对宇宙线氦核迄今最精确的测量结果,比以往任何单一实验具有更高的精度和更宽的能段覆盖,发现不符合预期的能谱结构,可能有助于揭示银河宇宙线的起源。