“悟空”公布最新成果！经典宇宙射线传播模型或需修正

还记得“悟空”吗？它是世界首颗暗物质粒子探测卫星。2015年12月17日，我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭成功发射“悟空”。

该卫星是我国首批立项的4颗科学卫星之一，也是我国发射的第一颗用于空间高能粒子观测的卫星，其核心科学目标除了通过对电子宇宙线和伽马射线的观测来间接探测暗物质粒子，还包括通过探测宇宙线核素粒子来研究宇宙线的加速和传播机制。和国际上其它类似探测设备相比，“悟空”号覆盖能段宽、能量测量准、粒子鉴别强，特别是具备优异的电荷分辨本领，可以对高能宇宙线核素粒子进行高精度鉴别。

近日，“悟空”公布了最新科学成果。

科研人员基于“悟空”数据，新近绘制出迄今能段最高的硼/碳、硼/氧宇宙射线粒子比能谱，并发现能谱新结构。这一最新成果显示，宇宙中高能粒子的传播可能比预想更慢。

宇宙射线是来自外太空的高能粒子。其中碳、氧原子核是恒星核合成过程中产生的原初粒子，而硼原子核主要是碳、氧原子核在传播过程中和星际物质碰撞后产生的次级粒子。

在前六年观测中，“悟空”共记录了超过350万个碳、氧、硼原子核数据，科研人员据此精确绘制出0.01TeV/n到5.6TeV/n（1TeV/n =1万亿电子伏特/核子）能段宇宙射线硼/碳比和硼/氧比的精确能谱。在大约0.1TeV/n处，能谱出现了明显不同于理论预期的拐折。

“悟空”号探测的10 GeV/n-5.6TeV/n能段宇宙线硼/碳比（左）和硼/氧比（右）随能量的变化

暗物质卫星首席科学家、中国科学院院士常进介绍，这是“悟空”首次对宇宙射线中的次级/原初粒子比例进行精确测量。在1TeV/n以上能段，“悟空”绘出的能谱精度最高，并且“看”到了不同于预期的能谱结构，这意味着经典宇宙射线传播模型或需进一步修正。

卫星科学团队成员、中科院紫金山天文台副研究员岳川解释，高能段的硼/碳、硼/氧比例出现拐折，可能是因为高能粒子在宇宙中的传播比预想更慢。原初粒子的传播速度越慢，就有越多机会与星际物质碰撞，进而碎裂产生更多次级粒子。

“由于宇宙射线粒子的碰撞产物会构成暗物质探测的背景，这项研究还可能帮助人类更精确地寻找暗物质。”岳川说。

“悟空”科研团队披露，目前，团队正开展下一代暗物质探测项目“甚大面积伽马射线空间望远镜（VLAST）”的关键技术攻关。下一代空间望远镜对伽马射线的探测能力将提升50倍以上，可能帮人类追踪到暗物质的具体踪迹，还可以高效研究宇宙天体变化。

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