“重磅发现！1400万亿电子伏特！我国科学家观测到迄今最高能量光子，开启“超高能伽马天文学”时代”

据总部消息，中国科学院高能物理研究所17日宣布，国家重要科技基础设施“高海拔宇宙线观测所( lhaaso )”达到1400万亿电子伏特( 1.4pev )的伽马光子。 这是人类迄今为止观测到的最高能量光子，有助于进一步解开宇宙线的奥秘。 据介绍，此次发现，年轻的大质量星团、超新星遗迹、脉冲星风云等是银河系超高能宇宙线起源的最佳候选天体。 此外，此次发现还要求科学家重新认识银河系中高能粒子的发生传递机理，探索极端天体现象及其相关物理过程，在极端条件下验证基本物理规律。

据央视消息，国家重要科技基础设施“高海拔宇宙线观测所( lhaaso ) (/s2/)”在银河系内发现大量超高能宇宙加速器，最高1.4拍电子伏特的伽马光子(拍=数千亿) )/s2/) 这些发现将于2021年5月17日发表在《nature》上

图片来源:中央电视台信息

科学家们发现了能量超过摄影电子伏特的光子，来自天鹅座内非常活跃的恒星形成区，发现了12个稳定的超高能伽马射线源。 能量延伸到1摄影电子伏特附近，这是lhaaso视场内、银河系内最明亮的伽马射线源，测量的伽马射线源位置为周围背景的7倍以上

虽然此次观测积累的数据还很有限，但所有可用lhaaso观测的源，都具有0.1拍电子伏特以上的伽马辐射，也称为“超高能伽马辐射”。 这表明电子伏特加速器遍布银河系内，而人类在地球上建设的最大加速器(欧洲核研究中心的lhc )只能将粒子加速到0.01伏特。 银河系内的宇宙线加速器存在能量极限是“常识”，因此预言的伽马射线能谱在0.1拍的电子伏特以上存在“阻断”现象。 lhaaso的发现完全突破了这个“极限”，大多数来源都没有被截断。

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这些发现开启了“超高能伽玛天文学”的时代，揭示了年轻的大质量星团、超新星遗迹、脉冲星等是银河系超高能宇宙线起源的最佳候选天体，从而解开宇宙线起源这一“世纪之谜” 科学家们也需要重新认识银河系高能粒子的产生、传递机制，探索极端天体现象及其相关的物理过程，在极端条件下验证基本的物理规律。

高宇宙射线观测所还在建设中，这次的成果是基于已经完成的1/2规模的探测装置，年内11个月的观测结果是由中国科学院高能物理研究所主导的lhaaso国际合作小组完成的。

成都日报锦观消息，中科院高能物理研究所粒子天体物理中心研究员、国家重要科技基础设施lhaaso项目经理兼首席科学家曹舆发现，lhaaso此次科学成果在宇宙线起源研究过程中具有里程碑意义，其科学突破如下:

明确了银河系内普遍存在能够将粒子能量加速1pev以上的宇宙加速器。 在此次观测中，lhaaso能够比较有效观测的伽马射线源中，一般统计观测要求超过标准偏差的5倍，被认为是比较有效的观测。 几乎所有天体都有0.1pev以上的超高能伽马射线，被证明放射这些伽马射线的亲粒子的能量超过了1pev。 观测到的伽马射线能谱在0.1pev以上未被明显阻断，表明银河系宇宙线加速源不存在pev以下的加速极限。

“这次的研究成果突破了现在流行的理论模式。 ”他说。 理论认为，拍摄电子伏特( pev )能量的宇宙线在加速源和周围气体的作用下可以产生0.1pev的伽马射线，检测超过0.1pev的伽马射线是寻找和认证pev宇宙线源的首要手段之一 迄今为止国际主流的探测器在0.1pev能量以下，未能确认pev宇宙线加速源的存在。

lhaaso发现了银河系内存在较多的pev宇宙加速源，它们都是超高能宇宙线源的候选，为应对宇宙线起源这一科学课题迈出了重要的一步。

并且，这次的研究成果开创了“超高能伽玛天文学”的时代。

曹舆说，1989年，亚利桑那州休伊特·帕克天文台的实验小组成功发现了第一个拥有0.1 tev以上伽马辐射的天体，标志着“非常高能”的伽马射线天文学时代的开始。 在之后的30年中，发现了200多个“非常高能量”的伽马射线源。 截止到2019年，人类首次检测到了具有“超高能”伽马射线辐射的天体。 出乎意料的是，根据1/2规模的lhaaso不到一年的观测数据，将“超高能”伽马射线源的数量提高到了12个。

“随着lhaaso的完成和不断的数据积累，探索这一极端宇宙天体物理现象的高能天文学研究预计将展现出一个充满崭新现象的未知‘超高能宇宙’。 ”曹舆告诉记者。 由于比克爆炸产生的背景射线无处不在，因此吸收1pev以上的伽马射线，超出银河系的范围，即使在那里发生也无法接受，由此可见该观测窗的特殊含义。

另外，此次研究成果也是能量超过1pev的伽马射线光子首次出现在天鹅座领域和蟹状星云。 天鹅座恒星形成区是银河系在北天区最明亮的区域，拥有多个拥有大量大质量恒星的星团，大质量恒星的寿命只有百万年数量级。 由于该星系团内部充满了大量恒星生死存亡的剧烈活动，具有多而复杂的强激波环境，是理想的宇宙线加速场所，被誉为“粒子天体物理实验室”。

“lhaaso在天鹅座恒星形成区首次发现了pev伽马光子，使原本备受瞩目的该地区成为超高能宇宙线源的最佳候选人。 也就是说，自然是与lhaaso相关的多波段观测，乃至多信使天文学的热门，有望成为解开“世纪之谜”的突破口。 ”

曹舆认为，历史上对蟹状星云的大量观测研究表明，该仪器几乎成为唯一具有清晰辐射机制的标准伽马射线源，跨22级光谱准确测量，展示了其电子加速器的特征。 但是，lhaaso测量的超高能光谱，特别是pev能光子，对这一高能天体物理的“标准模型”提出了严重挑战，进而挑战了更基本的电子加速理论。

据成都日报锦观信息报道，高海拔宇宙线观测所( lhaaso )是以宇宙线观测研究为核心的国家重要科技基础设施，位于四川省稻城县海拔4410米的海子山，占地约1.36平方公里， 由5195个电磁粒子探测器和1188个缪尔粒子探测器组成的1平方公里地面团簇射粒子阵列( km2a )，78000平方米的水切伦科夫高空宇宙线观测所的核心科学目标是通过探索高能宇宙线的起源和相关的宇宙演化、高能天体演化和暗物质的研究， 在宇宙中特别是广泛搜索银河系内部的伽马射线源，将它们准确地映射成比1TEV(1兆电子伏，也称为“太电子伏”( 1，000兆电子伏，也称为“拍电子伏”)更大的能量范围的能谱

来源:每日经济信息综合总公司、央视信息、成都日报锦观信息

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