4 月 30 日，暗物质粒子探测卫星 “悟空” 国际合作组正式公布重磅研究成果，基于卫星在轨探测数据，“悟空” 首次在观测上直接证实了宇宙射线加速能量极限的电荷依赖规律，同时为地球附近存在天然 “超级粒子加速器” 提供了关键观测证据，相关成果已于 4 月 29 日夜间在线发表于国际顶级学术期刊《自然》。

在地球的大气层之外，无时无刻不有着以接近光速穿行的高能粒子 “雨”，这些包含着原子核、正负电子等的粒子流被统称为宇宙射线。在主流的天体物理认知中，它们大多诞生于超新星爆炸遗迹、黑洞吸积等宇宙极端事件，是承载着宇宙深层物理规律的 “信使”。百余年来，弄清这些高能粒子的起源、加速机制，始终是天体物理领域的核心科学难题，而破解这些谜题的关键，就在于对宇宙射线能谱的高精度测量。

此次发布的成果，源自 “悟空” 号 2016 年至 2024 年在轨 9 年积累的观测数据，科研团队依托这些数据，精确测量并绘制出了质子、氦、碳、氧、铁这 5 种宇宙射线核心粒子的能谱分布。研究过程中，团队有了突破性的发现：这 5 种质量、性质差异巨大的粒子，其粒子数量都会在抵达某一特定高能区间时，出现步调高度一致的急剧减少，在能谱上形成了统一的 “鼓包” 结构。

暗物质卫星首席科学家、中国科学院院士常进对此作出通俗比喻，这一现象就像高速公路上的汽车，在速度达到某一极限值后，能继续保持高速行驶的车辆数量会突然大幅减少，而 “悟空” 捕捉到的这一 “极限值”，正是宇宙粒子加速能力的天然边界。

更具里程碑意义的是，科研团队通过计算验证，决定这一加速能量极限的核心因素，是粒子所带的电荷量而非质量。这一观测结果，直接证实了 1961 年丹麦物理学家提出的宇宙射线电荷依赖加速理论，为这一沉寂六十余年的经典理论预测，提供了人类历史上首个直接的观测实证，彻底填补了该领域的实验空白。

基于这一核心发现，科研团队结合宇宙射线大尺度各向异性观测数据综合分析后得出明确结论：在距离地球极近的宇宙空间内，存在着一个近距离的宇宙射线加速源，也就是我们所说的 “超级粒子加速器”，而能谱上的统一 “鼓包” 结构，正是这个加速器的加速能力上限。卫星科学团队成员、中科院紫金山天文台研究员袁强补充，结合前期观测还可判定，这个加速源位于远离银河系核心的方位，这一结论将彻底刷新人类对近地宇宙环境的认知。

作为我国首颗空间天文卫星，“悟空” 号于 2015 年底发射升空，设计寿命仅为 3 年，如今已在轨平稳运行超 10 年，累计捕获约 185 亿个高能粒子事例。相较于国际同类探测设备，“悟空” 号具备覆盖能段宽、能量测量准、粒子甄别能力强的独特优势，此次探测中，碳、氧、铁三种粒子的最高有效测量能量，较以往提升了近 10 倍。

目前 “悟空” 号探测器依旧保持着良好的工作状态，持续在轨采集高质量观测数据。随着探测数据的不断积累与分析的持续深入，这颗肩负着探寻暗物质、破解宇宙射线起源使命的卫星，还将持续为人类揭开宇宙深层奥秘，带来更多来自中国的原创性突破。