4月29日，由中国科学院紫金山天文台、中国科学技术大学、中国科学院近代物理研究所、中国科学院高能物理研究所以及瑞士、意大利的多家研究机构共同组成的国际研究团队在《自然》在线发表论文，宣布该团队基于“悟空”号暗物质粒子探测卫星（以下简称“悟空”号卫星）前9年的观测数据，首次观测到多种核素宇宙射线能谱存在电荷依赖的统一“鼓包”结构，并发现宇宙射线加速能量极限的电荷依赖规律，为揭开宇宙射线起源之谜提供了重要线索。

宇宙射线是接近光速穿行的高能粒子流，由各种原子核、正负电子、高能伽马射线和中微子等组成。一直以来，宇宙射线被认为源于极端天体，如超新星爆炸的遗迹、高速旋转的中子星、吸积黑洞等。因此，科学家将它们看作是研究极端条件下天体环境和物理规律的信使。然而，其起源、加速机制以及它们在宇宙空间中的传播和相互作用等基本问题至今没有确切的答案。

“悟空”号卫星作为中国科学院空间科学战略性先导科技专项中首批立项研制的4颗科学实验卫星的首星和我国首颗空间天文卫星，自2015年底发射以来已在轨平稳运行超过10年，记录了约185亿个高能粒子事例。凭借覆盖能段宽、能量测量准、粒子甄别能力强的特点，它在万亿至千万亿电子伏特能区具有独到的优势。

借此优势，研究团队首次精确探测到质子、氦、碳、氧和铁等5种丰度最高的宇宙射线粒子在高能段存在共同且显著的“鼓包”状结构（见下图），且“鼓包”出现的位置与粒子电荷成正比。这一结果首次对1961年物理学家Bernard Peters提出的“电荷依赖加速模型”（Peters循环）给出直接观测证据，对揭开宇宙射线起源之谜有重要意义。

a-e为“悟空”号测量的质子、氦、碳、氧、铁核能谱（图中红点）和其他实验结果对比。图中可以清晰地看到5种粒子存在统一的能谱“鼓包”结构。紫金山天文台供图

目前，“悟空”号探测器状态良好，仍将持续在轨运行并不断积累更多高质量数据。随着数据的进一步积累和分析的深入，研究团队有望取得更多重要成果，为最终揭开高能宇宙射线的起源和加速之谜作出重要贡献。

此项研究得到了国家自然科学基金委员会、国家重点研发计划、中国科学院以及新基石基金等支持。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-026-10472-0