悟空號獲得高能區最精確的質子宇宙線能量譜並發現新的結構

過去五年以來，中國暗物質衛星「悟空」一直在環繞地球軌道運行，測量宇宙射線。望遠鏡背後的團隊現在已經分析了四年半搜集到的宇宙射線數據，發現與預測不符的光譜特徵。儘管在其它實驗中也暗示了類似的問題，但與任何其它單個實驗相比，「悟空」的測量具有更高的精度和更廣泛的能量範圍。這些發現可以幫助研究人員發現銀河系宇宙射線的起源。

宇宙射線主要由質子和氦離子組成，認為來自超新星。在它們到達地球的過程中，宇宙射線受到星際磁場偏轉，因此很難確定它們的來源。但是研究人員希望，通過測量宇宙射線的能量譜，他們可以得到一些有關它們來自超新星以及我們的銀河結構的資料。

在分析中，中國暗物質衛星小組分析了檢測到的氦離子能量譜。 這些粒子的能量從70 GeV（Giga electron volt）到80 TeV，比國際太空站上的α電磁光譜儀檢測到的能量高一個數量級，並且比所觀察到的高一百倍。 與俄羅斯反物質探索和光核天體物理學的有效載荷（Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics，簡稱 PAMELA）衛星一起使用。 研究小組觀察到，在約1.3 TeV處，光譜強度開始上升，在約34 TeV處達到峰值。 該發現的統計顯著性為4.3σ 。 以前曾見過這種顛簸的跡象，但先前數據的不確定性太大，無法確認顛簸的存在。研究小組認為類似凹凸的特徵可能是附近的超新星引起，但這一點尚未得到證實。

【圖：中國暗物質衛星小組；文：節譯自美國物理學會網頁】研究全文刊登在2021年5月18日出版的《物理評論快報》