我們賴以生存的地球每時(shí)每刻都經(jīng)受著來自外太空中高能粒子（亦稱宇宙線）的轟擊，這些粒子包括質(zhì)子、正負(fù)電子、高能伽馬射線、中微子和其他一些原子核等。宇宙線的發(fā)現(xiàn)距今已有一百多年，但關(guān)于宇宙線的起源、加速與傳播過程還沒有得到徹底的解答。我國于2015年底發(fā)射的首顆天文衛(wèi)星“悟空”號(hào)暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星的核心科學(xué)目標(biāo)之一就是對(duì)高能宇宙線能譜進(jìn)行精確測量，研究宇宙線物理。
我國科學(xué)家基于過去兩年多的觀測數(shù)據(jù)，“悟空”號(hào)國際合作組獲得了40 GeV到100 TeV能段的宇宙線質(zhì)子能譜。這是國際上首次利用空間實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)對(duì)高達(dá)100 TeV的宇宙線質(zhì)子能譜的直接精確測量，該能量上限比阿爾法磁譜儀AMS-02實(shí)驗(yàn)高出約50倍，比日本科學(xué)家領(lǐng)銜的CALET實(shí)驗(yàn)的最新結(jié)果高出10倍。“悟空”號(hào)的測量結(jié)果確認(rèn)了質(zhì)子能譜在數(shù)百GeV處的變硬（體現(xiàn)為附圖中的“上翹”）行為。更重要的是，“悟空”號(hào)首次發(fā)現(xiàn)質(zhì)子能譜在約14 TeV出現(xiàn)明顯的能譜變軟結(jié)構(gòu)（圖中“下拐”），這一新的結(jié)構(gòu)很可能是近鄰個(gè)別宇宙線源留下的印記。“悟空”號(hào)的結(jié)果對(duì)揭示高能宇宙線的起源以及加速機(jī)制具有十分重要的意義。
相關(guān)研究結(jié)果于2019年8月28日在線發(fā)表在Science Advances（《科學(xué)進(jìn)展》）上。
“悟空”號(hào)探測的40 GeV-100 TeV能段宇宙線質(zhì)子能譜（紅點(diǎn)）。
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