质子光谱中的一个新扭结增强了我们对宇宙

　　印度Ooty的GRAPES-3实验场景，模拟宇宙射线簇射。图中显示了通过GRAPES-3进行的宇宙线质子谱测量结果以及空间和地基实验。信用:uux.cn/TIFR

　　据塔塔基础研究所：塔塔基础研究所在印度Ooty进行的GRAPES-3实验发现了能量约为166万亿电子伏特的宇宙射线质子光谱的一个新特征，同时测量了从50万亿电子伏特到略高于1千兆电子伏特（PeV）的光谱。观察到的特征表明，我们可能会重新评估对宇宙射线源、加速机制及其在银河系内传播的理解。

　　这项研究由Pravata K. Mohanty领导，他是GRAPES-3实验的首席研究员，也是孟买塔塔基础研究所的一名教员。这些发现已经发表在《物理评论快报》上

　　宇宙射线是一个多世纪前发现的。它们被认为是宇宙中能量最高的粒子。我们的星球不断受到来自外太空的粒子的轰击，这些粒子以恒定的速度从各个方向几乎均匀地轰击。它们进入地球大气层，引发了一场几乎以光速传播到地面的粒子雨。簇射粒子由电子、光子、μ子、质子、中子等组成。

　　在非常宽的能量范围内（108到1020电子伏）都观测到了宇宙射线。根据幂定律，宇宙射线粒子的通量随着能量急剧下降。

　　大约70年前发现的大约3 PeV处的宇宙射线质子扭结被称为“膝盖”，被认为是银河系源内宇宙射线加速的最大能量。很长时间以来，人们一直在提议对达到膝盖能量的宇宙线光谱进行单幂律描述，并通过各种模型对其进行了解释。GRAPES-3实验的这一观察显示了高于100 TeV和低于膝盖的新特征。

　　利用塑料闪烁体探测器的密集阵列和大面积μ子探测器的组合，GRAPES-3实验的研究人员收集了比天基探测器大几千倍的数据，从而可以对100 TeV以上的宇宙射线进行更详细的检查，而天基测量由于统计数据少而缺乏精度。

　　法希姆·瓦西和其他团队成员分析了这些探测器记录的约800万个宇宙射线簇射事件的子集，他们使用CPU密集型计算机模拟来测量宇宙射线光谱。