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丁肇中的实验从宇宙线中发现了神秘信号

宇宙空间并不平静。

大质量的恒星走到生命的尽头,核心朝内坍缩,释放出来的能量将其外壳炸开,即所谓的超新星爆发,把大量的物质和能量抛洒到宇宙空间内。抛出的高能粒子被称为原初宇宙射线,它们撞击星际介质,产生新的高能粒子,成为所谓的次级宇宙射线。

这不是宇宙射线的唯一来源,巨型的黑洞,活跃的星系中心,都会产生高速的粒子流,并可能经过漫长的旅途之后到达地球。在最近的一百年内,科学家通过研究这些粒子,来理解宇宙里面发生了什么。

诺贝尔奖得主丁肇中的阿尔法磁谱仪(AMS)实验就是一个研究宇宙射线的实验。其探测器-核心部分是一个巨大的磁铁-被航天飞机带到太空,并放置在国际空间站上绕地球旋转。AMS实验的探测器可以记录进入其中的带电粒子,识别它们的电荷以及能量。有了这些信息,研究人员能够判断粒子的类型,并得到它们的能量分布信息,即所谓的能谱。在2011年AMS上天之后,它已经记录了超过1000亿个宇宙线粒子的信息。

在1月11日,丁肇中和他的团队在物理学的顶级期刊《物理评论快报》上发表了一篇论文,以前所未有的精度描述了他们记录下来的粒子的信息。他们发现次级宇宙射线的能谱不同于原初宇宙射线。AMS合作组测量了超过500万个锂,铍和硼核,他们发现次级宇宙线的能谱的硬化(即高能区的粒子数量多于标准幂律的预期)幅度大于原初宇宙线。这意味着,次级宇宙线在宇宙空间里面的传播机制比我们预期的更加复杂。

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