天文学：knee以下の一次宇宙線の電荷依存的なスペクトル軟化

大部分の粒子加速理論あるいは伝播理論では、加速限界や伝播位相の変化に起因する宇宙線スペクトルの特性は、電荷に依存する。一方で、粒子の相互作用シナリオでは一般に、質量に依存するスペクトル特性が予想される。自然界でどちらの関係が成立しているかの観測的検証は、個々の粒子のスペクトルを非常に高いエネルギーまで測定することが困難であるために、まだ行われていない。本論文で我々は、暗黒物質粒子探査衛星（DAMPE）によって収集された9年間の軌道上データを用いて、炭素、酸素、鉄のスペクトルの約20 GVから100 TV（鉄については60 TV）までの直接測定結果について報告する。これらのスペクトルにおいて、明瞭なスペクトルの軟化が、我々の知る限り初めて直接検出された。最新の陽子およびヘリウムのスペクトルとの組み合わせによって、スペクトルの軟化が、約15 TVの剛性において普遍的に現れた。原子核質量に依存する軟化は、99.999％を超える信頼水準で棄却された。我々は、これらの結果について考えられる解釈について、近傍の宇宙線源に加え、伝播効果などの他のモデルを含めて論じる。

目次へ戻る