5 月 25 日消息，據中國科學院官方微博消息，近期，我國發射的第一顆用于空間高能粒子觀測的天文衛星“悟空”號，首次獲得 TeV / n 能區最精確的次級宇宙線硼核能譜，并發現能譜新結構。

宇宙線的起源和傳播是物理和天文領域的前沿科學問題。在宇宙線中，硼原子核主要是碳核、氧核等原初核素在傳播過程中和星際物質發生碰撞后產生的次級粒子，其能譜反映了宇宙線擴散傳播過程的重要信息。

近年來的直接觀測實驗發現宇宙線硼核能譜在百 GeV / n 以上能區存在拐折跡象，但因測量精度限制無法對這一結構給出確切的探測結果，也不能有效地檢驗現有的宇宙線傳播模型。

據介紹，暗物質粒子探測衛星（英文簡稱 DAMPE）“悟空”號是我國首顆空間天文衛星。它計劃通過在空間觀測高能電子（包括正電子）和伽瑪射線能譜，來尋找暗物質粒子的存在證據，并開展宇宙射線起源及伽馬射線天文方面的相關研究。

▲ “悟空”在軌示意圖

從中國科學院官方獲悉，“悟空”號的核心科學目標除了通過對電子宇宙線和伽馬射線的觀測來間接探測暗物質粒子，還包括通過探測宇宙線核素粒子來研究宇宙線的加速和傳播機制。

值得一提的是，“悟空”號與國際上其他類似探測設備相比，其覆蓋能段寬、能量測量準、粒子鑒別強，具備優異的電荷分辨本領，可對高能宇宙線核素粒子進行高精度鑒別。

▲ 暗物質粒子探測衛星機械機構圖

基于衛星前 8 年觀測數據，“悟空”號國際合作組獲得了 10 GeV / n 到 8 TeV / n 能區次級宇宙線硼元素能譜的精確測量結果。這是國際上首次實現對 1 TeV / n 以上能區硼能譜的精確測量，測量精度和能量上限超過以往空間探測實驗。

“悟空”號的探測結果首次以高置信度發現宇宙線硼核在約 200 GeV / n 處的能譜變硬結構，且譜指數變硬程度約為原初宇宙線質子、氦核的兩倍。這表明宇宙線能譜變硬結構可能源自宇宙線傳播效應。這對研究宇宙線的傳播過程具有重要意義，為修正宇宙線傳播模型提供了最新觀測依據。

5 月 13 日，相關研究成果發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科學院相關項目等的支持。

▲ “悟空”號對次級宇宙線硼核能譜的測量結果（左）以及硼核能譜指數變化與其他成分的對比（右）

附論文鏈接如下：