本報(bào)南京5月1日電(記者崔興毅、蘇雁)當(dāng)你仰望星空時(shí)，無(wú)數(shù)接近光速的高能粒子——宇宙射線正日夜不停地轟擊著地球。它們從哪兒來(lái)、怎樣被加速到如此驚人的能量？這個(gè)問(wèn)題困擾了科學(xué)家超過(guò)一個(gè)世紀(jì)。我國(guó)“悟空”號(hào)暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星帶來(lái)了一條關(guān)鍵線索：宇宙射線源在加速粒子時(shí)并非一視同仁，帶電荷越多的粒子能被加速到的能量上限就越高。4月29日，這一發(fā)現(xiàn)在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》。

　　宇宙射線里含有質(zhì)子、原子核等各種粒子，把它們按能量統(tǒng)計(jì)的數(shù)目多少畫出一條曲線，就是宇宙射線能譜。能譜里藏著宇宙射線起源的密碼。由于以往空間實(shí)驗(yàn)探測(cè)能力有限，高能區(qū)的能譜長(zhǎng)什么樣一直看不清楚。

　　由中國(guó)科學(xué)院院士常進(jìn)領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)，利用“悟空”號(hào)前9年記錄的約185億個(gè)高能粒子事例，一次性看清了宇宙中含量最高的5種粒子——質(zhì)子、氦、碳、氧和鐵的能譜。結(jié)果令人驚喜：它們的高能段齊齊出現(xiàn)了一個(gè)“鼓包”，像是在能譜上鼓起了一個(gè)包。其中碳、氧、鐵的最高有效能量測(cè)量范圍被拓展了近10倍，正是看的能量夠高，才讓這個(gè)“鼓包”浮出水面。

　　更重要的是，“鼓包”出現(xiàn)的位置與粒子所帶的電荷數(shù)成正比，而與粒子質(zhì)量無(wú)關(guān)。研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合宇宙射線方向分布的大尺度觀測(cè)進(jìn)行綜合分析，判斷這個(gè)“鼓包”其實(shí)反映的是一個(gè)鄰近地球的宇宙射線加速源的能力“天花板”：這個(gè)加速源能把粒子推到多高的能量，取決于這個(gè)粒子帶多少電荷。

　　專家表示，這印證了丹麥物理學(xué)家彼得斯在1961年提出的“彼得斯循環(huán)”假說(shuō)——在磁場(chǎng)約束下，粒子加速的能量極限與其電荷成正比。60多年來(lái)，這一假說(shuō)因觀測(cè)精度不夠一直懸而未決?！拔蚩铡碧?hào)憑借寬能段、高精度和超強(qiáng)的粒子識(shí)別能力，首次給這個(gè)“電荷依賴”的粒子加速理論預(yù)言提供了直接實(shí)驗(yàn)證據(jù)。

　　據(jù)悉，“悟空”號(hào)于2015年底發(fā)射，設(shè)計(jì)壽命3年，至今已在軌健康運(yùn)行超過(guò)10年。它的探測(cè)器狀態(tài)良好，仍在不斷積累更高質(zhì)量數(shù)據(jù)。隨著“火眼金睛”看得更久，人們距離揭開(kāi)宇宙射線發(fā)源地的面紗將越來(lái)越近。

　　作者：本報(bào)記者 崔興毅 蘇雁《光明日?qǐng)?bào)》(2026年05月02日 03版)