近期，暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星“悟空”號國際合作組利用衛(wèi)星前8年觀測數(shù)據(jù)，在國際上首次獲得了TeV/n能區(qū)最精確的次級宇宙線硼核能譜，并發(fā)現(xiàn)了能譜新結(jié)構(gòu)。

　　宇宙線的起源和傳播是物理和天文領(lǐng)域的前沿科學(xué)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(zhì)發(fā)生碰撞后產(chǎn)生的次級粒子，其能譜反映了宇宙線擴(kuò)散傳播過程的重要信息。近年來的直接觀測實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)宇宙線硼核能譜在百GeV/n以上能區(qū)存在拐折跡象，但因測量精度限制無法對這一結(jié)構(gòu)給出確切的探測結(jié)果，也不能有效地檢驗(yàn)現(xiàn)有的宇宙線傳播模型。

　　“悟空”號是我國發(fā)射的第一顆用于空間高能粒子觀測的天文衛(wèi)星，其核心科學(xué)目標(biāo)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(zhì)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(jī)制。與國際上其他類似探測設(shè)備相比，“悟空”號覆蓋能段寬、能量測量準(zhǔn)、粒子鑒別強(qiáng)，具備優(yōu)異的電荷分辨本領(lǐng)，可對高能宇宙線核素粒子進(jìn)行高精度鑒別。

　　基于衛(wèi)星前8年觀測數(shù)據(jù)，“悟空”號國際合作組獲得了10 GeV/n到8 TeV/n能區(qū)次級宇宙線硼元素能譜的精確測量結(jié)果。這是國際上首次實(shí)現(xiàn)對1 TeV/n以上能區(qū)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(shí)驗(yàn)。“悟空”號的探測結(jié)果首次以高置信度發(fā)現(xiàn)宇宙線硼核在約200 GeV/n處的能譜變硬結(jié)構(gòu)，且譜指數(shù)變硬程度約為原初宇宙線質(zhì)子、氦核的兩倍。這表明宇宙線能譜變硬結(jié)構(gòu)可能源自宇宙線傳播效應(yīng)。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(jù)。

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