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Alpha电磁光谱仪的测量揭示了宇宙氦的性质

作者: 武汉新闻网 更新时间: 2019年12月06日 17:27:30 游览量: 196

简述:

来自欧洲核子研究组织(CERN)和全球其他研究所的一大批研究人员与阿尔法电磁光谱仪(AMS)合作,最近提出了一系列对宇

来自欧洲核子研究组织(CERN)和全球其他研究所的一大批研究人员与阿尔法电磁光谱仪(AMS)合作,最近提出了一系列对宇宙氦同位素3 He和4 He 性质进行的精密测量。这些测量值是由位于国际空间站(ISS)上的光谱仪AMS收集的。

进行这项研究的研究人员之一阿尔贝托·奥利瓦(Alberto Oliva)表示:“氦是宇宙射线中最丰富的元素之一。” “它是由两种同位素氦4和氦3制成的。”

Alpha电磁光谱仪的测量揭示了宇宙氦的性质

氦4或4 He是一种氦同位素,主要在大爆炸后的前三分钟和恒星的核合成中产生,这是恒星内核聚变反应产生的化学元素。天体物理加速器,例如超新星爆炸冲击波,将这种同位素加速为高能。

另一方面,氦3或3 He通常是由加速的4 He同位素与我们银河系物质的相互作用产生的。鉴定3 He和4 He同位素的能量依赖性之间的差异,可以使研究人员得出这些源的一般性质,以及银河系中宇宙射线的加速和传播。

奥利瓦说:“相对于较重的原子核,氦原子核也可以传播更长的距离,因为氦原子更紧密并且与周围物质的相互作用较小。” “相对于传统上用较重的原子核(例如硼和氧)所做的研究,利用氦气,我们可以在更大的银河体积中探索宇宙射线的性质。”

在AMS中测量氦同位素需要使用硅跟踪器,该跟踪器通过测量AMS磁场的偏转并结合飞行时间系统(TOF)的速度来确定入射的宇宙射线的动量。 )在低能量下)或Ring Imaging CHerenkov计数器(RICH)在高能量下。所有这些探测器还可以测量原子序数并将氦气与其他原子核分开。

“ TOF通过粒子穿过两个相距约一米的闪烁平面所需的时间来测量粒子的速度,而RICH通过检测高能粒子横越该粒子所产生的光环来测量粒子的速度。 RICH辐射器的速度快于该介质中的光速,即受切伦科夫效应的影响,”奥利瓦解释说。

通过独立测量动量和速度,AMS光谱仪可以准确分离3 He和4 He同位素,确定其光谱。在他们的研究中,Oliva和他的同事介绍了AMS光谱仪收集的测量结果,该测量结果突出了这两种氦同位素的特定性质。

研究人员观察到3 He和4 He通量随时间表现出几乎相同的变化,并且这些变化的相对大小随刚性的增加而减小。AMS光谱仪收集了3 He / 4 He通量比的刚度依赖性的首次测量结果,这些测量结果表明该比率具有长期时间依赖性,但在4GV以上变得与时间无关。

“我们进行的测量将3 He和4 He 的知识扩展到更高的能量(比以前的实验高两倍),并且我们第一次能够观察到3 He和4 He 的刚度比率遵循一个简单的幂律,一种观察结果,可以区分不同的宇宙射线传播模型。”奥利瓦说。“我们还能够看到太阳活动能够以不同的方式影响3 He和4 He光谱,这是前所未有的结果。”

奥利瓦(Oliva)和AMS其余合作伙伴提供的测量结果为3 He和4 He同位素的性质提供了新的有趣见解,这可能对研究宇宙射线产生和传播的未来天体物理学研究具有重要意义。值得注意的是,这些测量结果表明,3 He / 4 He通量比的刚性依赖性可以通过单一幂定律来描述,这与高能量下的B / O和B / C光谱指数相符。

“在宇宙射线中进行同位素研究(例如质子,氘核,锂6和锂7,铍7,铍9和铍10),最大程度地利用Tracker,TOF和RICH的组合能力将能够讲述有关宇宙射线产生和传播的更多信息,以及来自太阳调制的影响。”奥利瓦说。“也许我们会发现我们根本没有期望的东西,因为它发生在您之前没有其他测量达到的地方。

文章链接://jksh/5914.html

文章标题:Alpha电磁光谱仪的测量揭示了宇宙氦的性质