蝇眼所提供的结果,因其独特而使人兴奋。清楚的踝形图像在这段能量范围与宇宙射线能量测量到的结果相互印证。从蝇眼的角度统观整个簇射的展开,就能把初级宇宙射线的质量划分为轻粒子(如质子和氦核)、中等粒子(如碳或氧核)和重粒子(例如铁核)。根据簇射在大气中达到最大尺度穿过的大气深度就能取得这个分类结果。从前已经提到,重初级粒子引发的簇射展开得十分快,与质子簇射比较起来,达到最大尺度时进入大气较浅。如果你考虑到铁核是56个质子和中子紧紧捆绑在一起的重颗粒,它的行为就很容易理解了。当一颗携带着能量E的宇宙射线铁粒子进入大气与一个空气分子发生碰撞时,56个质子和中子就从碰撞火球中立即释放出来。每个粒子带去约E/56大小的一份能量,随后每个粒子又都引发一个次级簇射。每个次级簇射只分到初始能量的一小部分,展开得十分快,全部空气簇射是这些次级簇射的总和。对比来看,携带能量E的质子,在引发单簇射后达到最大尺度须经过较长时间。就这样,立体蝇眼阵列根据"最大尺度的深度"为簇射作了分类。据此,犹他科学家找到了簇射粒子能量与能谱踝形曲线部分的相关性。
这个成果于1993年发表在很有声望的科学期刊《物理学评论通讯》上,引起了天体物理学领域许多人的关注。犹他州研究组还发现,宇宙射线粒子的典型质量随着能量由10^18eV左右的较低能量增大到10^19eV的较高能量而变化,这个变化是逐步的。在较低能量处重粒子(像铁核)有显著的百分比,而逐步变化到在最高能量处轻粒子(主要是质子)成为主要组成。宇宙射线质量的这一变化发生在能谱的踝形处这同一能量区上其意义导至许多推测。犹他州研究组提出一个非常简单的解释。基本想法是,宇宙射线射来的低能部分起源于我们银河系以内,高能部分来自银河系以外。两种起源很像是提供了两种不同的组成,各自会有自己与另一个不一样的能谱形状。陡峭的低能量能谱直接加上较平坦的银河系外起源的宇宙射线能谱就得到观测到的有着踝形特征的合成曲线图。因为质子能够很好地胜任在星系际空间遥远距离上的旅行,所以在模型中粒子射来的高能部分看到以质子占优势是很合理的。像铁核这样的重宇宙射线粒子可能就是那些较远的星系产生的,但是它们较容易与充满整个空间的星光光子通过碰撞分裂成碎片(最终分裂成质子和中子)。
这个简单的理论,对最高能量宇宙射线的能谱和质量特性给出一定的解释,对于它们到达方向的均匀性也说得通。我们心中有了这幅图像就不再期望银河系平面是宇宙射线的主要到达方向了。尽管绝大部分较低能量的重粒子是我们星系中产生的,它们在穿过星系磁场时其路径也严重扭曲了(比质子所带电荷多26倍的铁核,通过复杂的星系磁场时也形成了弯曲复杂的路径,很容易出现从其发射源相反的方向到达地球的情况,甚至比10^18eV能量还高的粒子也会发生这种情况)。在最高能量上,质子宇宙射线不是在银河系中起源的,所以到达方向不是银河系。该模型假定银河系外宇宙射线源是均匀分布的,于是最高能量宇宙射线的到达方向也是均匀分布的。这里并没有指明那些银河系外宇宙射线源的本性或能谱中较低能量处的我们星系中宇宙射线源的本性。但作为出发点,因为同所取得的各种观测实验结果符合得很好,所以这个简单的图像极为诱人。