暗物質(zhì)粒子探測器衛(wèi)星獲得高精度宇宙線硼元素能譜

發(fā)表日期：2025-06-27來源：近代物理研究所【放大縮小】

近期，暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星（DAMPE）“悟空”號國際合作組在高能宇宙線能譜測量方面取得重要進(jìn)展，獲得了宇宙射線硼元素在10 GeV/n–8 TeV/n的微分通量譜，首次發(fā)現(xiàn)了182 GeV/n附近能譜“硬化”的現(xiàn)象。研究成果發(fā)表于《物理評論快報》(Physical Review Letters)。

“悟空”號具有覆蓋能段寬、能量測量準(zhǔn)、粒子鑒別能力強(qiáng)等顯著技術(shù)優(yōu)勢，比之前空間實驗的觀測能區(qū)拓寬了一倍以上。位于“悟空”號最頂端的塑料閃爍體探測陣列（PSD）由中國科學(xué)院近代物理研究所研制，PSD的電荷分辨達(dá)到國際同類探測器的先進(jìn)水平，是“悟空”號實現(xiàn)宇宙射線核素鑒別的核心探測器。

此次研究中，團(tuán)隊基于“悟空”號以8倍標(biāo)準(zhǔn)差顯著度首次觀測到硼元素能譜在182 GeV/n附近發(fā)生“硬化”的現(xiàn)象。研究還發(fā)現(xiàn)硼元素能譜的變硬程度約為初級宇宙線質(zhì)子和氦核的兩倍，同時也與硼碳、硼氧比例的“硬化”程度自洽。該測量結(jié)果符合宇宙線硼元素是由碳、氧等初級宇宙射線與星際物質(zhì)發(fā)生碎裂反應(yīng)而產(chǎn)生的理論。

該發(fā)現(xiàn)不僅為研究宇宙線傳播過程提供了關(guān)鍵證據(jù)，更對修正現(xiàn)有宇宙線傳播模型具有重要的科學(xué)價值。該研究獲得了審稿人的高度評價，稱“悟空”號實驗在TeV能區(qū)宇宙射線能譜測量方面“設(shè)立了新的精度標(biāo)準(zhǔn)（setting a new standard of precision）”。

該成果由中國科學(xué)院近代物理研究所與中國科學(xué)院紫金山天文臺、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、格蘭薩索科學(xué)研究所、日內(nèi)瓦大學(xué)的團(tuán)隊聯(lián)合完成。近代物理所博士后陳占方（合作導(dǎo)師：張亞鵬）平行完成了宇宙射線硼元素鑒別、探測效率修正、誤差分析和最終硼元素能譜結(jié)果分析，在此項研究中做出了重要貢獻(xiàn)。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院、江蘇省項目和甘肅省博士后項目的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.191001