太空站的AMS探测器数据挑战了传统的宇宙射线理论

　　由国际空间站AMS探测器收集的宇宙射线数据再次挑战了传统的宇宙射线起源和传播理论。

　　自从2011年5月宇航员将7.5吨AMS探测器安装到国际空间站以来，由欧洲核子研究组织（CERN）组装的天基电磁光谱仪已收集了超过1500亿条宇宙射线的数据，这些带电粒子通过能量传播到太空高达数万亿电子伏特，这是令人印象深刻的数据，提供了有关这些宇宙粒子的大量信息之后，更值得注意的是，像AMS团队的发言人Sam Ting先前指出的那样，AMS的结果均无法预测。在刚刚发表在《物理评论快报》上的一篇论文中，AMS小组报告了对重宇宙初射线的测量，这也是出乎意料的。

　　在我们的银河系中，银河系以及更远的地方，超新星爆炸产生主要的宇宙射线。最常见的是氢原子核，即质子，但它们也可以采用其他形式，例如较重的原子核和电子或它们的反物质对应物。AMS和其他实验以前已经测量了其中几种类型的宇宙射线的数量，或更准确地说是所谓的通量，以及通量如何随粒子能量和刚度而变化度量带电粒子在磁场中的动量。但是直到现在，还没有关于氖，镁和硅的重核通量如何随硬度变化的测量方法。这样的测量将有助于揭示主要宇宙射线的确切性质以及它们如何穿越太空。

　　计算机生成的图像显示了AMS-02，该图像安装在ISS S3舷内有效载荷附加站点上。

　　AMS团队在其最新论文中描述了这三个宇宙核在2.15 GV至3.0 TV的刚性范围内的通量测量。这些测量基于AMS在运行的最初7年（2011年5月19日至2018年5月26日）收集的180万个氖核，220万个镁核和160万个硅核。氖，镁和硅的通量显示出出乎意料的相同的刚度依赖性，高于86.5 GV，其中包括与常规宇宙射线起源和传播理论所预测的单幂律依赖性相差200 GV以上的出乎意料的偏差。而且，所观察到的刚度依赖性与先前由AMS测量的较轻的一次氦，碳和氧宇宙射线的刚度相异。

　　宇宙射线图继续变厚。AMS研究人员之前已经看到了与预期的宇宙射线行为之间的偏差，其中包括主要氦，碳和氧宇宙射线的刚度依赖性，其与次要锂，铍和硼宇宙射线的刚度依赖性明显不同。次级宇宙射线是由初级宇宙射线与星际介质之间的相互作用产生的。

　　从历史上看，宇宙射线被分为两个不同的类别：初级和次级。我们关于沉重的主要宇宙射线的新数据表明，主要宇宙射线至少具有两个不同的类别。根据我们先前对宇宙射线的了解，这是完全出乎意料的。”

　　新的令人惊讶的数据可能会使理论家们忙于重新思考和修改当前的宇宙射线模型。“我们以前的观察已经在宇宙射线模型中产生了新的发展。新的观察结果将为新模型带来其他挑战。” Ting说。如果在一系列成功的太空行走成功延长了探测器的寿命之后，探测器当前正在采集并发送回CERN的数据引发了更多惊喜，那么理论家们可能会变得更加忙碌。