“猴子”没让人失望 暗物质卫星“悟空”探天再立新功

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暗物质卫星“武功”探索天空并更新其优点

国庆节期间,中国科学院紫金山天文台暗物质卫星监测大厅内仍有研究人员加班。当整个国家沉浸在国庆节的气氛中时,中国的第一颗天文卫星“吴克”仍在忙于长达500公里的太阳同步轨道上运行。

图片显示了暗物质探测卫星“ Wuk”的效果。中国科学院摄影礼貌

“近四年来,“猴子”并没有让我们失望。”暗物质卫星的首席科学家常晋说,它给每个人带来了新的惊喜。根据前两个数据,半年以来,“沃功”号首次通过空间实验,准确绘制了高能质子宇宙射线能谱,并观察了能谱的新结构,这一成就的科学意义和意义是:极限的想象力?记者采访了研究团队,向公众揭示了秘密。

引导人类找到宇宙射线的来源

什么是宇宙线?自从1912年发现宇宙射线以来,其起源和加速机制的奥秘一直没有解决。

现实中,在大气层保护下的人类只能从华丽的极光中感受到它的存在。实际上,地球一直与地球紧密接触。在海平面上,与地面上能量最高的宇宙加速器宇宙射线相比,每个硬币的区域平均每分钟只有一个宇宙射线粒子。力量是前者的一千万倍.

经过两年半的轰炸,悟空“拦截”了2000万个高能质子宇宙射线,并绘制出最大能量为100 TeV(1 TeV=1万亿电子伏特)。宇宙射线能谱。在这张照片上,研究人员看到了质子流先上升后下降的“转向”结构。这是什么意思?

”这种类型的结构,特别是下半部的下降结构,在以前的地面和太空观测中没有发现。这主要是由于“高功”中“沃康”与国际同类探测器的比较“性能优势显而易见,让我们更清楚地看到,再也没有人见过的现象。”负责数据分析的暗物质卫星小组成员岳川说。

除了为更高的精确度开辟了新的视野外,科学家还推测,“弯曲”结构可能是邻近地球的宇宙线源的烙印。

暗物质卫星项目小组成员,中国科学院紫金山天文台研究员袁强说:“如果宇宙射线源在银河系中均匀分布,我们应该看到光滑的能量谱。之所以发生“转向”,可能是因为地球与宇宙线源相邻。”

研究人员说,空间探测器受到以下事实的限制:“头部”太小,无法接收有限的数据,而地面探测器可以达到较大规模并记录更多数据。这项研究的意义还在于,该观察结果可用于指示地面宇宙射线研究下一阶段的方向。如果后续研究可以积累更多数据,则我们可以直接定位此相邻的宇宙线源。

指导开发高能粒子加速器

自1912年发现以来,宇宙射线一直为人类提供解锁微观世界的钥匙。通过研究宇宙射线,人类发现了正电子,μ子和π介子等重要粒子,相关研究多次获得诺贝尔奖。 2012年,欧洲核中心用33330大强子对撞机发现了希格斯玻色子,这是世界上最大的粒子对撞机。

追求“更高能量,更细微,更强大”的高能量物理学家具有不输给运动员的竞争精神。国内外科学家已经建立了几种粒子加速器,试图打破更深的结构和更基本的相互作用。但是,宇宙很容易“杀死”人类。来自银河系以外最高能量的宇宙射线,能量超过10至20电子功率伏特,比北京电子正负对撞机快近1000亿倍。

什么是允许“微观粒子”具有与“宏物体”等效的加速机制?科学家大胆地设想了宇宙射线的粒子加速原理,即可以用来指导人类发展更高能量的粒子加速器。对“武功”参与的宇宙射线的研究可能会给物理学带来新的活力。

“宇宙线源等效于天然超级粒子加速器。由于人造对撞机充满了标准模型的空白,因此可以大胆地想象宇宙射线中的高能粒子很可能为我们打开现有的物理模型。一个新的外部世界,”中国科学院紫金山天文台研究员范一中说。

袁强认为,人类会开发加速器,每突破一个能级,技术难度和成本就会成倍增加。因此,使用宇宙射线研究极高能量的粒子并探索宇宙射线的加速机制有望扩大人类对物理定律的理解,并获得超越加速器的突破性成就。

“ Wokong”将在2020年之前停止服务

“沃功”号是中国发射的第一颗天文卫星。它于2015年12月17日发射升空。最初计划在空中运行三年。已停止使用的悟空的性能如何?

据了解,自2017年以来,“沃康”在电子和质子宇宙射线的测量方面取得了突破,标志着中国的太空高能粒子检测研究已成为世界最前沿的国家之一。接下来,“武功”合作小组将继续发表更重的核素光谱测量结果,并有望发现不同宇宙射线的核能谱拐点结构,这将进一步揭示高能宇宙射线的加速机制。以及星际物理问题,例如媒体互动。

暗物质卫星的首席科学家常晋说,这些卫星已经在轨道上运行了近四年,其有效载荷表现良好。总共已获得约70亿个粒子,并且关键的科学工作仍在继续。从最新的研究结果来看,与国际同类探测器相比,由悟空绘制的质子宇宙射线光谱在1-100 TeV能量段中具有最高的准确度,并且其能量极限也高于国际领先的探测器。着名物理学家丁玉中。 Alpha磁谱仪实验大约高50倍,比日本学者领导的日本电子能量望远镜实验高10倍。

“ Wokong将被推迟到2020年,我们已经在为下一代太空高能伽马和粒子探测实验做准备。”范一忠透露,该团队已经在进行关键技术的预研究,并且将改进新的探测器。设计,加强低能粒子筛选能力和伽马射线探测能力等,总探测性能有望达到目前的十倍以上。 (记者江芳王玮)

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