“悟空”卫星探测到高能宇宙射线能谱

暗物质粒子探测卫星“悟空”腾空700多天后，暗物质卫星团队日前宣布，“悟空”获得了目前国际上最精确的高能电子宇宙射线能谱，并首次直接测量到了该能谱在1TeV（1万亿电子伏特）处的拐折。
天文观测表明，宇宙中的暗物质比人类目前熟悉的普通物质（也就是标准粒子物理模型能解释的物质）要多5倍，其物理本质是目前国际上粒子物理和天体物理领域最重大的问题之一。2015年12月17日发射的“悟空”卫星，是我国的首颗天文卫星，其肩负的核心使命就是在宇宙射线和伽马射线辐射中寻找暗物质粒子存在的证据，并进行天体物理研究。
两个暗物质粒子如果相碰撞并湮灭，会产生易于探测的高能正负电子对、高能伽马射线、质子或反质子等高能宇宙射线。如果能够精确测量这些粒子的能谱，就可能会发现暗物质存在的蛛丝马迹，从而间接证明暗物质的存在。
“悟空”卫星在轨运行期间表现堪称完美：在轨运行的前530天共采集了约28亿高能宇宙射线，其中包含约150万25GeV（GeV为十亿电子伏特）以上的电子宇宙射线。基于这些数据，科研人员成功获取了目前国际上精度最高的电子宇宙射线探测结果。
与之前结果相比，“悟空”的电子宇宙射线的能量测量范围比起国外的空间探测设备有显著提高，拓展了人类观察宇宙的窗口；与此同时，测量到的TeV电子的“纯净”程度最高（也就是其中混入的质子数量最少），能谱的准确性高。
更让科学家们惊喜的是，“悟空”首次直接测量到了电子宇宙射线能谱在1TeV处的拐折：能谱在1TeV以下流量变化相对平缓，而之上却陡峭很多。
之前虽有地面实验宣称发现了拐折的迹象，但数据误差实在太大，而今年年初Fermi卫星说没有看到这个拐折。‘悟空’直接测量到了这一拐折。如果暗物质直接湮灭到正、负电子对，那么能谱上会出现一个非常陡的截断，而天文模型，例如脉冲星给出的能谱则非常的光滑。因此1TeV以上的能谱精确测量非常关键。
该拐折反映了宇宙中高能电子辐射源的典型加速能力，其精确的下降行为对于判定部分（能量低于1TeV）电子宇宙射线是否来自于暗物质起着关键性作用。