悟空号：找出答案
本报南京5月1日电(记者崔兴毅、苏雁)当你仰望星空时，无数接近光速的高能粒子——宇宙射线正日夜不停地轰击着地球。它们从哪儿来、怎样被加速到如此惊人的能量？这个问题困扰了科学家超过一个世纪。我国“悟空”号暗物质粒子探测卫星带来了一条关键线索：宇宙射线源在加速粒子时并非一视同仁，带电荷越多的粒子能被加速到的能量上限就越高。4月29日，这一发现在线发表于国际学术期刊《自然》。
宇宙射线里含有质子、原子核等各种粒子，把它们按能量统计的数目多少画出一条曲线，就是宇宙射线能谱。能谱里藏着宇宙射线起源的密码。由于以往空间实验探测能力有限，高能区的能谱长什么样一直看不清楚。
由中国科学院院士常进领衔的团队，利用“悟空”号前9年记录的约185亿个高能粒子事例，一次性看清了宇宙中含量最高的5种粒子——质子、氦、碳、氧和铁的能谱。结果令人惊喜：它们的高能段齐齐出现了一个“鼓包”，像是在能谱上鼓起了一个包。其中碳、氧、铁的最高有效能量测量范围被拓展了近10倍，正是看的能量够高，才让这个“鼓包”浮出水面。
更重要的是，“鼓包”出现的位置与粒子所带的电荷数成正比，而与粒子质量无关。研究团队结合宇宙射线方向分布的大尺度观测进行综合分析，判断这个“鼓包”其实反映的是一个邻近地球的宇宙射线加速源的能力“天花板”：这个加速源能把粒子推到多高的能量，取决于这个粒子带多少电荷。
专家表示，这印证了丹麦物理学家彼得斯在1961年提出的“彼得斯循环”假说——在磁场约束下，粒子加速的能量极限与其电荷成正比。60多年来，这一假说因观测精度不够一直悬而未决。“悟空”号凭借宽能段、高精度和超强的粒子识别能力，首次给这个“电荷依赖”的粒子加速理论预言提供了直接实验证据。
据悉，“悟空”号于2015年底发射，设计寿命3年，至今已在轨健康运行超过10年。它的探测器状态良好，仍在不断积累更高质量数据。随着“火眼金睛”看得更久，人们距离揭开宇宙射线发源地的面纱将越来越近。
作者：本报记者崔兴毅苏雁《光明日报》(2026年05月02日03版)
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