近日，暗物质粒子探测卫星“悟空”号国际合作组利用卫星前8年观测数据，精确测量了8次正负电子福布斯下降（Forbush Decrease）效应，首次统计性揭示正负电子流量在下降以及恢复阶段的行为特性，及与导致福布斯下降的日冕物质抛射物理参数的关联。相关研究成果于2026年3月13日以《Diverse properties of electron Forbush decreases revealed by the Dark Matter Particle Explorer》为题发表在《Physical Review Letters》（《物理评论快报》）。

太阳活动对行星际空间环境有重要的影响。日冕物质抛射的等离子体云及其携带的磁场会显著改变行星际空间的磁环境，从而影响宇宙线的传播。其中一类主要的影响效应是地球上观测到的宇宙线流量会呈现出数天至数周的下降后逐步恢复至正常水平的过程，该现象被称为福布斯下降。对这一现象的精确观测是揭示行星际空间环境变化和宇宙线短时标调制机制的重要探针。当前，对福布斯下降的观测一般依靠地面中子探测器，主要探测宇宙线中的强子组分，但其能量分辨率不高。因此，通过空间实验直接观测不同种类粒子的福布斯下降对于全面理解该类效应至关重要。然而，受观测能力所限，此类研究仍非常匮乏。

“ 悟空”号卫星能量分辨率高、粒子鉴别本领强、有效接受度大，在正负电子空间观测中具有突出的优势。利用“ 悟空”号卫星2016—2024年的观测数据，研究团队证认出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（图1），刻画出2-20 GeV能段内不同能量正负电子流量下降幅度和恢复时间的能量依赖特性。研究发现恢复时间随能量变化呈现出两类截然不同的行为：一类显著依赖能量，而另一类则与能量无关。进一步分析发现，这些行为与日冕物质抛射的物理参数（包括速度、展宽以及其相对地球的抛射方向）密切相关（图2）。研究团队利用宇宙线在日球层内传播的数值模拟定量地重现了观测结果，并验证了上述物理关联。该研究首次给出福布斯下降效应的恢复时间对能量依赖性的物理解释，对深入研究宇宙线传播和日地空间环境变化具有重要意义。

该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划等项目的资助。

论文链接：https://link.aps.org/doi/10.1103/6dyq-9v81

图1：“ 悟空”号观测的2021年11月4日福布斯下降事件4个能段正负电子流量随时间的变化（蓝点）与“ 悟空”号无触发计数率（绿点）及中子探测器数据（红点）的比较

图2：左图：正负电子福布斯下降恢复时间能量依赖指数与日冕物质抛射速度（V_CME）、展宽（Ω）以及相对地球方位（I、II、III）的依赖关系；右图：日冕物质抛射和地球相对方位示意。