De samenwerking met Dark Matter Particle Explorer (DAMPE) rapporteerde op 18 mei de nauwkeurige meting van het energiespectrum van heliumkernen van kosmische straling van 70 GeV tot 80 TeV. 2021.

Voor de eerste keer, DAMPE onthult een verzachtende structuur bij ongeveer 34 TeV-energieën in het heliumspectrum met een hoge significantie (~ 4,3σ). Samen met de verzachtende energie van het DAMPE-protonenspectrum, de resultaten zijn consistent met een ladingsafhankelijke verwekingsenergie van protonen en heliumkernen.

De algemene verzachting is waarschijnlijk een afdruk van een nabijgelegen kosmische stralingsbron, bijv. een supernovarest. De verzachtende energie, die waarschijnlijk Z-afhankelijk is voor protonen en heliumkernen, komt overeen met de bovengrens van de versnelling van zo'n nabije bron.

DAMP, ook bekend als "Wukong, " is een ruimtesatelliet gewijd aan waarnemingen van hoogenergetische kosmische straling en gammastraling. Naast het onderzoeken van de aard van donkere materiedeeltjes, een van de belangrijkste wetenschappelijke doelen van DAMPE is het nauwkeurig meten van de energiespectra van kosmische stralingsdeeltjes.

DAMPE heeft een uitstekende energieresolutie (voor elektronen en gammastraling), een zeer goed deeltjesidentificatievermogen, en een redelijk grote acceptatie, waardoor het zeer geschikt is voor de studies van precieze spectrale structuren van kosmische straling.

Kosmische stralen (CR's) zijn energetische deeltjes die uit de ruimte komen. Ze bestaan ​​meestal uit kernen van verschillende elementen, samen met kleine hoeveelheden elektronen/posities, gammastraling fotonen, en neutrino's.

Over het algemeen wordt aangenomen dat kosmische straling afkomstig is van extreme astrofysische objecten, bijv. supernovarest (SNR), aanwas door zwart gat, enz. Daarom CR's zijn een unieke sonde om de astrofysische wetten onder extreme omgevingen te onderzoeken. De oorsprong, versnelling, en verspreiding van CR's zijn zeer interessante en fundamentele vragen in de moderne natuurkunde en astrofysica, die onbeantwoord blijven na een eeuwlange observatie en onderzoek.

Het energiespectrum van CR's, die de relatie vertegenwoordigt van deeltjesflux tot energie, wordt verwacht een machtswetvorm te zijn volgens de canonieke schokversnelling van deeltjes. Nauwkeurige meting van het energiespectrum van CR's is de sleutel tot het begrijpen van die fundamentele vragen van de fysica van kosmische straling.

Protonen en heliumkernen, zijn de twee meest voorkomende componenten van kosmische straling, die goed zijn voor meer dan 99% van de totale kosmische straling. De uitstekende ladingsresolutie stelt DAMPE in staat om een ​​krachtig vermogen te hebben om proton en helium te identificeren, en nauwkeurig hun spectra respectievelijk meten. Fig. 1 toont de uitstekende ladingsmeting van DAMPE bij twee typische energieën.

Sinds de lancering eind 2015 de DAMPE-detector werkt al vier jaar zeer stabiel in een baan om de aarde. Aanzienlijke vooruitgang in de waarnemingen van kosmische straling elektronen/posities, protonen, en heliumkernen zijn bereikt. Met de continue werking en gegevensverzameling van DAMPE, de verwachting is dat steeds meer hoogwaardige gegevens nieuw licht zullen werpen op de fundamentele vragen over de fysica van kosmische straling.

Met de eerste 30 maanden on-orbit data, de DAMPE-samenwerking verkreeg de nauwkeurige meting van het energiespectrum van kosmische stralingsprotonen van 40 GeV tot 100 TeV-energieën. Het DAMPE-resultaat laat zien dat het protonenspectrum niet compatibel is met het paradigma van een unieke machtswet in een breed energiebereik.

Vooral, DAMPE ontdekte onlangs een spectrale "verzachting" (druppelgedrag) bij ongeveer 14 TeV-energieën. De breekenergie zal naar verwachting de versnellingslimiet zijn van een mogelijke nabije kosmische stralingsbron.

Het DAMPE-resultaat heeft de meetnauwkeurigheid van het heliumspectrum in het energiebereik boven TeV aanzienlijk verbeterd. Het spectrum van CR-helium vertoont een zeer vergelijkbare TeV-structuur met dat van CR-proton, wat suggereert dat ze een gemeenschappelijke oorsprong hebben.