
[本站讯]近日,诺贝尔物理学奖得主丁肇中教授领导的国际空间站阿尔法磁谱仪(AMS)实验发布了磷、氯、氩、钾、钙等五种宇宙线的精确测量结果,首次将能量范围扩展至万亿电子伏。至此,AMS已经完成了电荷Z=1至Z=20以及Z=26等21种原子核能谱测量,这是迄今为止能量范围最广、精度最高的磷、氯、氩、钾、钙能谱观测结果。在此项原子核流强分析工作中,山东大学教授许伟伟带领AMS物理分析团队发挥了重要作用,研究论文于6月17日在顶尖期刊《物理评论快报》发表,美国物理学会将作专题新闻发布。

相对于铁原子核,磷、氯、氩、钾、钙在宇宙线当中更加稀少,精确测量的难度很大。2020年AMS发表了最重的铁原子核能谱测量结果,随后历时近6年时间开展磷、氯、氩、钾、钙能谱测量。团队从AMS探测器收集的2500亿个宇宙线中筛选出100万个磷、氯、氩、钾、钙原子核样本,重点解决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,从而首次在21亿伏至3万亿伏(即2.1 GV至3 TV)的能量范围内测量了这5种原子核的能谱。

AMS研究结果表明,这5种宇宙线均同时包含初级宇宙线与次级宇宙线两种成分,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)。通过测量原子核能谱中的初级成分,AMS以模型无关的方式获得了宇宙线源的元素丰度,为研究宇宙元素的产生机制提供了关键数据。更为重要的是,AMS团队根据已测量的电荷Z=2~20以及Z=26等20种原子核能谱,总结出一条重要规律:它们的能谱看起来纷繁复杂,但根据按照能谱特征,可简单归为两类初级成分和两类次级成分。这是对宇宙线基本性质的新认识,是探索宇宙元素起源的里程碑式发现。
山东大学自2004年开始参与其中,全面负责AMS热系统的研究、设计、制造与实验,先后有150余人参加AMS实验,对AMS在轨运行进行不间断监控,为AMS实验作出了重要贡献。