“悟空”号八年数据锁定8次福布斯下降事件 首次揭示正负电子恢复机制与日冕物质抛射关联

太阳活动对地球周边空间环境的影响远超预期。当太阳发生日冕物质抛射时,大量等离子体和磁场被抛向行星际空间,科学家形象地称之为太阳"打喷嚏"。这种剧烈活动会改变行星际磁场结构,进而影响宇宙线的传播。 科学家长期观测到一个有趣现象:日冕物质抛射后,地球测得的宇宙线流量会在数天至数周内明显下降,随后逐步恢复正常。这被命名为福布斯下降效应,是研究太阳活动与宇宙线相互作用的重要窗口。 传统上,对福布斯下降的观测主要依靠地面中子探测器。这类探测器能捕捉宇宙线中的强子成分,但能量分辨率有限,难以精确刻画不同能量粒子的行为。这种局限性制约了对该效应本质的深入理解。 "悟空"号卫星改变了这个局面。作为中国自主研制的暗物质粒子探测卫星,它具有高能量分辨率、强粒子鉴别能力和大有效接受度,在正负电子空间观测中表现突出。利用2016年至2024年的连续观测数据,研究团队识别出8次正负电子福布斯下降事件,并精确测量了这些事件中正负电子流量的变化。 研究发现揭示了宇宙线恢复过程的复杂规律。在太阳"喷嚏"扰动后,不同能量的正负电子表现出截然不同的恢复特性。部分粒子的恢复时间随能量变化呈现明显的能量依赖性,而另一部分粒子的恢复时间则与能量无关。这种二元性打破了以往的单一认识,为理解宇宙线传播机制提供了新视角。 深入分析表明,这些恢复行为与日冕物质抛射的具体物理参数密切有关。研究团队建立了宇宙线在日球层内传播的数值模型,定量重现了观测结果,验证了观测现象背后的物理机制。这是首次给出福布斯下降效应恢复时间能量依赖性的物理解释,填补了该领域的认识空白。 该研究成果已发表在国际权威学术期刊《物理评论快报》上。这项工作不仅深化了人类对太阳活动影响的认识,也为研究日地空间环境变化、预报空间天气事件奠定了科学基础。

"悟空"卫星的此发现再次表明了中国在空间科学领域的创新能力。从暗物质探测到宇宙线研究,这颗"太空之眼"不断拓展人类认知边界。随着更多观测数据的积累和深入分析,科学家有望揭开更多太阳活动与宇宙线相互作用的奥秘,为人类探索和利用太空提供更可靠的科学支撑。