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泡泡龙病-借助宇宙线研究极高能粒子

时间:2019-10-10 17:50 来源:苏北网 编辑:苏北网

核心提示

暗物质卫星“悟空”探天再立新功 国庆期间,中科院紫金山天文台内暗物质卫星监控大厅内,仍有科研人员在加班。当全国上下都沉浸在国庆的氛围中,作为我国第一颗天文卫星——...

  指引人类找到一处宇宙线源

  现实中,大气层维护之下的人类,只能从绚烂的极光里感遭到它存在。事实上,地球每时每刻都与它“密切接触”,在海平面处,每个硬币大小的面积上平均每分钟就有一个宇宙线粒子穿过,对比空中能量最高的粒子加速器,宇宙线的威力是前者的1000万倍……

  暗物质卫星首席科学家常进说,卫星在轨运行近4年来,各有效载荷运行良好,已总计获取约70亿个粒子的信息,关键科学工作正在持续推进。从此次最新的研究成果来看,与国际同类探测器比较,“悟空”绘出的质子宇宙线能谱,在1-100 TeV能段精度最高,其能量上限,比著名物理学家丁肇中指导的阿尔法磁谱仪实验高出约50倍,比日本学者领衔的量能器电子望远镜实验高出10倍。

  禁受了两年半时间、上亿次的轰击之后,悟空“拦截”下了2000万颗高能质子宇宙线,绘制了一张最高能量达100 TeV(1TeV=1万亿电子伏特)的宇宙线能谱图。科研人员在这张图上看到质子流量先上升、后下降的“拐折”结构,这到底意味着什么?

  “这样的结构,尤其是后半段的下降结构,在以前空中、空间观测中都未曾发现。这很大水平上是由于与国际同类探测器比较,‘悟空’在高能段的丈量性能优势明显,让我们看得更分明,看到了前人未曾看见的现象。”担任数据剖析的暗物质卫星团队成员岳川说。

  追求“更高能、更细微、更强大”,高能物理学家有着不输运发起的竞技肉体。国内外科学家建造了数台粒子加速器,试图破解物质更深层次结构和更基本的相互作用规律。但是,宇宙总能轻而易举地将人类“秒杀”。来自于银河系外的最高能量的宇宙线,能量超越10的20次方电子伏特,简直是北京正负电子对撞机所能加速出粒子能量的1000亿倍。

图为暗物质探测卫星“悟空”效果图。 中科院 供图

  暗物质卫星项目组成员、中科院紫金山天文台研究员袁强说:“假如宇宙射线源平均地散布在银河系中,我们应该看到平滑的能谱。之所以呈现‘拐折’,很可能是由于地球正好毗连某个宇宙线源。”

  “快四年了,那只‘猴子’没有让我们失望过。”暗物质卫星首席科学家常进说,近日,它又给大家带来了新的惊喜。基于前两年半的数据,“悟空”在国际上初次应用空间实验准确绘出高能质子宇宙射线能谱,并察看到能谱新结构。这一成果的科学意义和极限的想象空间在哪里?记者专访了科研团队为公众揭秘。

  袁强以为,人类研制加速器,每突破一个能量级别,技术难度和本钱会指数级增加。因而,借助宇宙线研究极高能粒子, 探求宇宙线的加速机制,有望拓展人类对物理规律的认识,取得超越加速器的突破性成就。

  到底是怎样的加速机制,让“微观粒子”拥有相当于“宏观物体”的能量?科学家大胆想象,探求宇宙线的粒子加速原理,或可用于指导人类研制更高能量的粒子加速器。而由“悟空”参与其中的宇宙线研究,或将使物理学焕发新的生机。

  指导研制更高能量粒子加速器