中国科研团队助力解开五种宇宙物质“身世之谜”
山东高等技术研究院参与的国际AMS实验，在21亿伏至3万亿伏能量范围内首次精确测量磷、氯、氩、钾、钙五种宇宙线原子核能谱，发现其包含初级与次级成分，并总结出能谱分类规律，推动宇宙元素起源研究。
由诺贝尔物理学奖得主、山东高等技术研究院名誉院长丁肇中教授主持的国际空间站阿尔法磁谱仪（AMS）实验项目，日前在宇宙线研究领域取得一项关键突破——对宇宙中的磷、氯、氩、钾、钙等五种物质进行了精确测量，并提炼出规律性认识。相关论文于6月17日发表于国际权威学术期刊《物理评论快报》。特别值得一提的是，来自山东济南的山东高等技术研究院，是这项成果的核心参与方。
这五种元素——磷、氯、氩、钾、钙——在人类生产生活中随处可见，但它们的宇宙“身世”却一直是个谜。理论上有两种可能：要么是在恒星演化过程中直接产生的，要么是由铁等更重的原子核在银河系内传播时，与星际物质碰撞碎裂而来。但过往实验对这些原子核的测量数据极其有限，科学界对它们的性质几乎一无所知，精确测量的难度可想而知。
这一次，研究团队直接从AMS探测器收集的海量数据中“大海捞针”——从2500亿个宇宙线数据里，精准筛选出100万个磷、氯、氩、钾、钙原子核样本。在此基础上，他们攻克了原子核碎裂截面精准描述、重原子核碎裂本底评估等关键难题，最终在21亿伏至3万亿伏的能量范围内，首次完成了这五种原子核能谱的测量。这是迄今能量范围最广、精度最高的磷、氯、氩、钾、钙能谱观测结果。换句话说，AMS项目朝着完整绘制宇宙元素周期表的目标，实实在在迈进了一大步。
更有意思的发现出现在后续分析中。研究团队观察到，这五种宇宙线同时包含初级宇宙线与次级宇宙线两种成分，并且偶数原子核（氩、钙）的初级成分占比显著高于奇数原子核（磷、氯、钾）。结合此前已测量完成的20种原子核能谱研究，团队总结出一个清晰规律：按照能谱特征，这20种原子核可以简单归类为两类初级成分和两类次级成分。业界认为，这是对宇宙线基本性质的全新认识，也是探索宇宙元素起源进程中一个里程碑式的发现。（记者萧海川）
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