太空望远镜揭示了一个多世纪以来引起科学家们兴趣的宇宙模式

太空望远镜检测到了宇宙粒子的普遍模式，研究人员自 1912 年以来一直试图识别这种模式。DAMPE 卫星在从轻质子到铁原子核的几个宇宙射线核中发现了相同的特征。这一发现发表在《自然》杂志上，经过数十年的科学争论，可能最终揭示这些粒子是如何加速并在宇宙中传输的。

研究指出了一个共同的物理原理，它控制着所有这些粒子的行为，无论它们的质量或成分如何。科学家们在对照替代模型验证这一理论时达到了 99.999% 的置信度，为现代天体物理学创造了一个重​​要的里程碑。

所有粒子中出现的图案

DAMPE 数据揭示了几种宇宙射线中一种称为光谱软化的现象。在达到一定的刚性阈值（特别是 15 太电子伏特左右）后，检测到的粒子数量突然下降。这种急剧减少在质子、氦、碳、氧和铁中一致出现。

日内瓦大学核与粒子物理系副教授、该研究的合著者 Andrii Tykhonov 解释了这些粒子的组成及其能级：

• 质子：宇宙射线的初级粒子
• 氦、碳、氧和铁核：次要成分
• 低能量：高达数十亿电子伏
• 中间能量：几十亿到几千亿电子伏
• 高能量：1万亿电子伏以上

刚度（以太电子伏特为单位）描述了带电粒子在空间中传播时抵抗磁场弯曲的强度。事实证明，这一特性比每核子能量更重要，这一概念指导了大多数先前的研究。

长达数百年的探索结束了

宇宙射线是带电粒子，以极高的能量穿过星系。科学家认为它们起源于剧烈的天体物理现象，包括超新星爆炸、脉冲星和黑洞发射的喷流。一百多年来，研究人员一直在争论这些粒子加速和传输的确切机制。

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DAMPE 望远镜是暗物质粒子探测器的缩写，于 2015 年 12 月发射，最初的目标是探测暗物质。自那时以来收集的数据提供了前所未有的有关高能宇宙射线的信息。该卫星的轨道任务实现了连续观测，揭示了地面仪器无法检测到的模式。

刚性如何解释普遍行为

DAMPE 的观测有力地支持了宇宙射线是由刚性而不是能量除以核子数量决定的。基于最后一个指标的旧模型与过去十年卫星收集的数据不太吻合。这一发现对当前极端天体物理环境中的粒子加速模型施加了更严格的限制。

研究人员表示，这些发现有助于更好地了解宇宙射线在穿越星际空间之前如何获得巨大的能量。了解这一机制对于理解剧烈的宇宙现象的动力学至关重要。磁场、冲击波和剧烈的宇宙事件所扮演的角色仍然存在部分争议，但现在有了更确凿的证据。

The research represents a significant advance in particle astrophysics.通过证明不同类型的宇宙射线遵循相同的普遍物理规则，科学家们为理解自然如何在宇宙中加速和传输极端能量的粒子开辟了新的视角。