“悟空号”发现宇宙线能谱新结构

暗物质探测卫星“悟空”发现宇宙新奥秘！这一次，它的发现挑战了经典的宇宙线传播模型。中国综合性学术期刊《科学通报》(Science Bulletin)英文版近日发表了“悟空”国际合作团队的一项新成果。研究人员利用2016年至2021年卫星的观测数据，以每个原子核100亿电子伏特至每个原子核5.6万亿电子伏特(5.6TeV/n)的能带，分析了宇宙射线中的硼/碳比(B/C)和硼/氧比。

“‘悟空’第一次非常有把握地发现，在每个原子核约1000亿电子伏的能量带，宇宙线中B/C和B/O随宇宙线粒子能量的增加而减小的趋势变得平缓，这意味着经典的宇宙线传播模型需要进行重大修正。”10月20日，论文作者之一、中科院紫金山天文台研究员袁强在接受科技日报记者采访时表示。

宇宙射线是来自外太空的高能粒子，包括各种原子核、电子、高能伽马射线和中微子。在宇宙射线中，碳核和氧核属于恒星核合成过程中产生的一次粒子，而硼核主要是传播过程中碳核和氧核与星际物质碰撞产生的二次粒子。

论文作者之一、中科院紫金山天文台副研究员岳川表示，如果碳氧核在宇宙射线中的致密介质中传播，会有更大的几率发生碎裂，从而产生更多的硼核，而硼核的丰度则更低。因此，分析宇宙射线中硼核与碳核、氧核的数比，有助于研究宇宙射线的传播过程。

“这次‘悟空’国际合作组在国际上首次实现了1TeV/n以上的B/C和B/O的精确测量。结果表明，在较宽的能量范围内，B/C和B/O明显偏离单一幂律分布的行为特征。”袁强说，经典的宇宙线传播理论认为，宇宙线的扩散系数随能量呈幂律变化，但这项研究发现，扩散系数的能量依赖性比以前人们的理解更复杂。

研究团队认为，这项研究对于揭示宇宙射线的传播机制和星际介质的湍流性质具有重要意义，也意味着基于反物质宇宙射线间接探测暗物质的天体物理背景需要重新评估。

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