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我们赖以生存的地球每时每刻都经受着来自外太空中高能粒子（亦称宇宙线）的轰击，这些粒子包括质子、正负电子、高能伽马射线、中微子和其他一些原子核等。宇宙线的发现距今已有一百多年，但关于宇宙线的起源、加速与传播过程还没有得到彻底的解答。我国于2015年底发射的首颗天文卫星“悟空”号暗物质粒子探测卫星的核心科学目标之一就是对高能宇宙线能谱进行精确测量，研究宇宙线物理。
我国科学家基于过去两年多的观测数据，“悟空”号国际合作组获得了40 GeV到100 TeV能段的宇宙线质子能谱。这是国际上首次利用空间实验实现对高达100 TeV的宇宙线质子能谱的直接精确测量，该能量上限比阿尔法磁谱仪AMS-02实验高出约50倍，比日本科学家领衔的CALET实验的最新结果高出10倍。“悟空”号的测量结果确认了质子能谱在数百GeV处的变硬（体现为附图中的“上翘”）行为。更重要的是，“悟空”号首次发现质子能谱在约14 TeV出现明显的能谱变软结构（图中“下拐”），这一新的结构很可能是近邻个别宇宙线源留下的印记。“悟空”号的结果对揭示高能宇宙线的起源以及加速机制具有十分重要的意义。
相关研究结果于2019年8月28日在线发表在Science Advances（《科学进展》）上。
“悟空”号探测的40 GeV-100 TeV能段宇宙线质子能谱（红点）。
图取自DAMPE collaboration (2019, Sci. Adv., 5, eaax3793)
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