重磅发现 甘孜稻城高海拔宇宙线观测站观测到迄今最高能量光子
高海拔宇宙线观测站全景(无人机照片,2021年2月2日摄)。新华社发
历经三代中国宇宙线研究发展史
第一代实验室
建于上世纪50年代
云南落雪山宇宙线试验站
海拔3180米
第二代实验室
建于上世纪80年代
西藏羊八井
国际宇宙线观测站
海拔4300米
第三代实验室
2017年开建
四川稻城海子山
高海拔宇宙线观测站
海拔4410米
华西都市报讯(记者杨晨)宇宙无限,信使有痕。5月17日,中国科学院高能物理研究所公布,位于甘孜州稻城县海子山海拔4410米处的国家重大科技基础设施“高海拔宇宙线观测站(LHAASO)”在银河系内发现大量超高能宇宙加速器,并记录到能量达1.4拍电子伏的伽马光子(1拍=1千万亿)。这是人类观测到的最高能量光子,突破了人类对银河系粒子加速的传统认知,开启了“超高能伽马天文学”的时代。
据了解,宇宙线是来自宇宙空间的高能粒子流,其起源是一个前沿科学问题。以往观测尚未发现银河系内有将宇宙线加速到1拍以上的天体。今年4月初,中科院高能物理研究所曾公布,西藏ASγ实验观测到最高能量达957万亿电子伏特的超高能伽马射线,非常接近1拍。
据介绍,目前,高海拔宇宙线观测站尚在建设中,这次发布的成果是基于已建成的1/2规模探测装置,在2020年内11个月的观测数据。科学家发现最高能量的光子来自天鹅座内非常活跃的恒星形成区,此外还发现了12个稳定伽马射线源,辐射能量一直延伸到1拍电子伏附近。
据LHAASO项目首席科学家、中科院高能物理研究所研究员曹臻介绍,虽然这次使用的数据还很有限,但所有能被LHAASO观测到的源,它们都具有0.1拍电子伏以上的伽马辐射,也叫“超高能伽马辐射”。同时,这表明银河系内遍布拍电子伏加速器,而人类在地球上建造的最大加速器只能将粒子加速到0.01拍电子伏。银河系内的宇宙线加速器存在能量极限是个“常识”,过去预言的极限就在拍电子伏附近,从而预言的伽马射线能谱在0.1拍电子伏附近会有“截断”现象,LHAASO的结果完全突破了这个“极限”。
据介绍,此次发现表明,年轻的大质量星团、超新星遗迹、脉冲星风云等,是银河系内加速超高能宇宙线的最佳候选天体,有助于破解宇宙线起源这个“世纪之谜”。同时,此次发现也要求科学家重新认识银河系高能粒子的产生、传播机制,进一步研究极端天体现象及其相关的物理过程,并在极端条件下检验基本物理规律。
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