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科技日?qǐng)?bào)記者 金鳳
暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星“悟空”號(hào)發(fā)現(xiàn)宇宙新奧妙！這一次，它的發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了經(jīng)典的宇宙線傳播模型。我國綜合類學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)通報(bào)》英文版近日刊發(fā)“悟空”號(hào)國際合作組的一項(xiàng)新成果，研究人員利用衛(wèi)星在2016年至2021年的觀測(cè)數(shù)據(jù)，分析得到每核子100億電子伏特（10 GeV/n）到每核子5.6萬億電子伏特（5.6 TeV/n）能段的宇宙線中，硼/碳比(B/C)和硼/氧比(B/O)的精確測(cè)量結(jié)果，并發(fā)現(xiàn)能譜新結(jié)構(gòu)。
“‘悟空’號(hào)首次以高置信度發(fā)現(xiàn)，在約每核子千億電子伏特（100 GeV/n）以上能段，宇宙線中的B/C和B/O隨宇宙線粒子的能量升高而下降的趨勢(shì)變得平緩，這意味著經(jīng)典的宇宙線傳播模型需要做出重要修改。”20日，論文作者之一、中國科學(xué)院紫金山天文臺(tái)研究員袁強(qiáng)接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)介紹。
宇宙線是來自外太空的高能粒子，包括各種原子核、電子、高能伽馬射線和中微子等。在宇宙線中，碳核、氧核等屬于恒星核合成過程中產(chǎn)生的原初粒子，而硼核則主要是碳核、氧核在傳播過程中和星際物質(zhì)發(fā)生碰撞后產(chǎn)生的次級(jí)粒子。
論文作者之一、中國科學(xué)院紫金山天文臺(tái)副研究員岳川介紹，如果宇宙線中，碳和氧核在稠密的介質(zhì)中傳播，那么將會(huì)有更大的概率碎裂，從而產(chǎn)生更多的硼核，反之則硼核豐度較低。所以分析宇宙線中硼核和碳核、氧核數(shù)目比例，可以研究宇宙線的傳播過程。
“此次，‘悟空’號(hào)國際合作組在國際上首次實(shí)現(xiàn)對(duì)1TeV/n以上B/C和B/O進(jìn)行精確測(cè)量。結(jié)果表明，在寬能段范圍內(nèi)B/C和B/O明顯偏離單一冪律分布的行為特征。”袁強(qiáng)表示，經(jīng)典的宇宙線傳播理論認(rèn)為宇宙線的擴(kuò)散系數(shù)隨能量呈冪律變化，但此次研究發(fā)現(xiàn)擴(kuò)散系數(shù)的能量依賴關(guān)系比以往人們的認(rèn)識(shí)顯得更加復(fù)雜。
研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這對(duì)于揭示宇宙線的傳播機(jī)制以及星際介質(zhì)的湍動(dòng)屬性具有十分重要的意義，也意味著之前基于反物質(zhì)宇宙線的暗物質(zhì)間接探測(cè)的天體物理背景需要重估。
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