天博“悟空”号发现宇宙线硼/碳比能谱新结构—新闻—科学网

暗物资粒子探测卫星 悟空 号国际互助组哄骗卫星前六年不雅测数据阐发获得10GeV/n到5.6TeV/n能段宇宙线硼/碳比以及硼/氧比的切确丈量成果，并发明能谱新布局。相干研究结果在10月14日于线揭晓于《科学传递》（Science Bulletin）上。

宇宙线是来自外太空的高能粒子，包孕各类原子核、电子、高能伽马射线以及中微子等。自1912年赫斯发明宇宙线以来，人类对于它的不雅测以及理论研�첩究已经经长达一个世纪。但时至今日，关在宇宙线的发源、加快机制和它们于星际空间以及星系际空间中的流传及彼此作用等基本问题依然没有获得完全的解答。

于宇宙线中，碳核、氧核等属在恒星核合成历程中孕育发生的原初粒子，而硼核则重要是碳核、氧核于流传历程中以及星际物资发生碰撞后孕育发生的次级粒子。是以，经由过程对于宇宙线中硼/碳（B/C）以及硼/氧（B/O）流量比的切确丈量可以研究宇宙线于流传路径上的彼此作用历程。上个世纪40年月至60年月成立起来的经典宇宙线流传模子猜测B/C以及B/O随能量的变迁听从单一幂律漫衍，且谱指数应为-1/3或者-1/2。近些年的间接不雅测试验（如PAMELA、AMS-02）发明宇宙线B/C于百GeV/n如下能区确凿切合单一幂律漫衍，其谱指数很是靠近-1/3，被以为是成立在1941年Kolmogorov星际介质湍流理论的间接证据。但于更高能区，尤为是TeV/n以上，前述试验因丈量精度的限定没法给出正确的探测成果，不克不及对于现有的宇宙线流传模子给出有用查验。

悟空 号是我国发射的第一颗用在空间高能粒子不雅测的卫星，其焦点科学方针除了了经由过程对于电子宇宙线以及伽马射线的不雅测来直接探测暗物资粒子，还包孕经由过程探测宇宙线核素粒子来研究宇宙线的加快以及流传机制。以及国际上其他近似探测装备比拟， 悟空 号笼罩能段宽、能量丈量准、粒子辨别强，出格是具有优秀的电荷分辩本事，可以对于高能宇宙线核素粒子举行高精度辨别（图1）。

10月14日，基在其网络到的前六年不雅测数据， 悟空 号国际互助组得到了10 GeV/n到5.6 TeV/n能段的B/C以及B/O的切确丈量成果（图2）。这是国际上初次实现对于1 TeV/n以上B/C以及B/O举行切确丈量，能量上限比阿尔法磁谱仪（AMS-02）试验超出跨越5倍。 悟空 号的探测成果注解，于宽能段规模内B/C以及B/O较着偏离单一幂律漫衍的举动特性。

悟空 号初次以高置信度发明宇宙线B/C以及B/O于不异能量（约100 GeV/n）处呈现变硬的举动，象征着经典的宇宙线流传理论需要举行主要的修改。该成果对于展现宇宙线的流传机制和星际介质的湍动属性具备十分主要的意思，也象征着以前基在反物资宇宙线的暗物资直接探测的天体物理配景需要从头预计。

上述研究事情获得国度天然科学基金委、中科院、江苏省的多个工程的撑持。

论文链接

图1 悟空 号丈量的电荷谱

图2 悟空 号探测的10 GeV/n-5.6TeV/n能段宇宙线硼/碳比（左）以及硼/氧比（右）随能量的变迁。图取自DAMPE collaboration (2022 Sci. Bull.)

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