物理学家在超高能宇宙线平均对数质谱中发现肘状特征

大型高空空气簇射天文台(LHAASO)的研究人员精确测量了宇宙射线全粒子能谱和0.3-30拍电子伏特(PeV)范围内的平均对数质量。他们还在宇宙射线的平均对数质谱中发现了“肘部”特征。

该研究于3月26日在线发表在《物理评论快报》上，由中国科学院高能物理研究所牵头的LHAASO国际合作完成。

研究人员利用2021年9月至2022年12月的LHAASO-KM2A实验数据，以前所未有的精度测量了宇宙射线全粒子能谱和“膝盖”区域的平均对数质量。他们不仅将拐点归因于宇宙射线的轻成分，即质子和氦，而且还首次在平均对数质量中突破性地发现了肘状特征——光谱拐点的反转。

LHAASO 的发现为膝盖的起源提供了新的线索，自最初发现以来，膝盖一直困扰着科学家近 70 年。评论家将这些发现描述为“该领域的重要里程碑”。

研究人员充分利用LHAASO实验高空大面积μ子探测器的显着优势，实现了量热能量测量，显着降低了地面实验中能量测量对宇宙线成分和强子相互作用模型的依赖。这种独特的技术在保证研究结果的准确性和可靠性方面发挥了至关重要的作用。

LHAASO由位于中国四川省稻城县海子山的科技基础设施组成，海拔4,410米。它包括平方公里地基阵列(KM2A)，该阵列由5,216个电磁粒子探测器和1,188个μ子探测器组成; 78,000 m 2水切伦科夫探测器阵列(WCDA);和 18 宽视场切伦科夫望远镜阵列 (WFCTA)。

它于2021年7月建成并投入稳定运行，使其成为国际领先的灵敏度高、巡天能力强、能量范围广的探测装置。