神秘的宇宙射线电子暗示了一个意想不到的来源

有史以来探测到的最有能量的宇宙射线电子为我们提供了一些关于这些神秘粒子起源的重要线索。

自 2015 年以来，超过 700 万个粒子击中了绑在国际空间站坚固而宽阔的背面的 CALorimetric 电子望远镜 （CALET）。

这个庞大的集合为科学家提供了一个强大的数据集，他们说，该数据集指向至少一个附近的宇宙射线电子源 - 甚至可能更多。

“最令人兴奋的部分是以最高的能量看待事物，”天体物理学家尼古拉斯·坎纳迪（Nicholas Cannady）说马里兰大学巴尔的摩县分校，由日本早稻田大学的天体物理学家Shoji Torii领导的CALET合作组织成员。

“我们有一些超过10太电子伏特的候选者 - 如果证实这些是真正的电子事件，那真的是一个冒烟的枪，可以清楚地证明附近来源。

我们已经知道精力充沛宇宙射线因为他们存在的迹象是一个多世纪前首次观察到，在那段时间里，它们的来源在很大程度上仍然是个谜。

它们是微小的粒子——主要是原子核，但也有质子和电子等亚核粒子——以接近光速的速度流过宇宙，其功率比这些小东西应该具有的要大。

然而，就像宇宙中大多数高能物质一样，科学家们认为它们来自高能来源。到目前为止，最可能的解释是超新星残骸，它加速粒子并让它们在空间中缩放，但也有其他可能的来源。

其中之一是理论上的湮灭暗物质，因此物理学家热衷于研究它们并了解它们的起源。但是检测它们有点棘手。在地球上，宇宙射线与大气中的原子和分子碰撞并产生粒子阵雨;这是我们探测到的阵雨，而不是宇宙射线本身。

一些高能电子探测器也受到快速飞行质子干扰结果的干扰。但是，基于太空的CALET实验可以直接探测宇宙射线，最高可达高能量。

以前的工作允许探测宇宙射线高达 4.8 太电子伏特.这项工作发现，随着能量水平的增加，宇宙射线的数量下降。

利用CALET庞大的数据池和新的工艺来筛选出由干扰质子引起的错误，该团队能够检测到高达7.5太电子伏特的电子宇宙射线，大大增加了数据的范围。

而且，有趣的是，他们发现在更高能量下，宇宙射线入射没有下降。如果有的话，情况似乎恰恰相反：在最高能量下，宇宙射线似乎会增加。

我们仍然不知道它们来自哪里，但是，由于宇宙射线在太空中旅行时会失去能量，高能量表明它们一定来自离我们相对较近的地方。

事实上，附近有超新星残骸，其位置和距离与数据集中探测到的一些最高能量宇宙射线的探测一致。该团队希望持续的观察将进一步阐明起源。

“这些CALET观测结果开启了一种诱人的可能性，即来自附近特定超新星残骸的物质可以在地球上被测量。物理学家 T. Gregory Guzik 说路易斯安那州立大学（Louisiana State University）的CALET合作组织美国分部负责人。

“在国际空间站的整个生命周期中继续进行CALET测量将有助于为我们银河系中相对论物质的起源和运输提供新的线索。

该研究已发表在物理评论快报.

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