“悟空”号暗物质粒子探测卫星自2015年底发射以来，已在轨平稳运行超10年。依托该卫星的大量探测数据，中国科学院紫金山天文台领衔的科研团队近期取得新成果，首次发现宇宙射线加速能量极限的电荷依赖规律，对揭开宇宙射线起源之谜具有重要意义。相关成果4月29日在国际学术期刊《自然》发表。
宇宙射线简单来说就是宇宙空间里以接近光速飞行的高能粒子流，其中包含各类原子核、正负电子等粒子。这些宇宙射线来自超新星爆发、中子星，以及黑洞等极端天体，它们就像是传递信息的宇宙“信使”，能帮人类探索极端环境下的物理规律，但是长期以来人类对宇宙射线的起源等问题一直没有找到确切答案。
我国领衔的国际科研团队依托“悟空”号强大的探测能力，精确测量出了质子、氦、碳、氧、铁这5种宇宙射线中最常见粒子的能量分布，首次直接观测到它们在高能段都出现了一致的“鼓包”结构。其中，碳、氧、铁三种粒子的最高有效测量能量，比以往提升了近10倍。通过进一步研究，团队发现这个特殊“鼓包”出现的位置与粒子的电荷成正比。
△中国科学院紫金山天文台科研团队。
结合多项观测数据综合分析，科研团队得出结论：在地球附近，存在一个近距离的宇宙射线加速源，粒子能谱上的“鼓包”，就是这个源加速粒子的能力上限。这也直接证明，宇宙射线源加速粒子的能量上限，和粒子电荷成正比。
△“悟空”号观测到宇宙射线中5种高丰度粒子存在统一的“鼓包”状能谱结构。
早在1961年，这一理论预期就被丹麦物理学家提出，但受限于当时设备探测精度不足、观测能量范围有限等问题，六十多年来始终没有得到实验证实。如今，“悟空”号凭借超强的探测能力，首次为这一理论提供了直接观测证据，对揭开宇宙射线起源之谜具有重要意义。
（总台央视记者 帅俊全 褚尔嘉 制图 艾玖玫）