北京時(shí)間6月27日，物理學(xué)家探測(cè)到了迄今最高能量的光線，這個(gè)信號(hào)來自蟹狀星云，這是一個(gè)距離地球大約6500光年之外的超新星爆發(fā)遺跡。
設(shè)在西藏的研究設(shè)施檢測(cè)到了這股伽馬射線束流轟擊地球大氣層產(chǎn)生的效應(yīng)信號(hào)。此次檢測(cè)到的信號(hào)能量高達(dá)100~450萬億電子伏特，其對(duì)應(yīng)的粒子能量比歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞擊中能量最高的粒子還要高出69倍。
此次發(fā)現(xiàn)是由設(shè)在西藏的羊八井國(guó)際宇宙線觀測(cè)站內(nèi)由中國(guó)和日本聯(lián)合實(shí)施的ASγ實(shí)驗(yàn)做出的，其靈敏的檢測(cè)手段捕捉到了來自蟹狀星云的極端高能粒子。
通過搜尋和檢測(cè)能量更高的光子事件，科學(xué)家們希望能夠找出這些光子被加速的具體機(jī)制原理。。物理學(xué)家們感覺，這樣的能量值必定存在某個(gè)上限值，而不會(huì)是無限上升的
中日ASγ實(shí)驗(yàn)包括大約600個(gè)粒子探測(cè)器，分布于6.5萬平方米的范圍內(nèi)，可以檢測(cè)高能光子轟擊地球大氣層時(shí)產(chǎn)生的次生粒子信號(hào)。此次檢測(cè)到的單個(gè)光子能量基本都超過了100萬億電子伏特，而這一數(shù)值基本正是此前探測(cè)到粒子能量的最高記錄。但是某些粒子的能量甚至達(dá)到了450萬億電子伏特。
為了讓讀者有一個(gè)相對(duì)直觀的感覺，我們可以做一個(gè)對(duì)比：可見光的光子能量一般只有幾個(gè)電子伏特，而大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)——人類迄今建造的最為強(qiáng)大的粒子加速器，其最多能夠?qū)⒘Ｗ幽芰刻酱蠹s6.5萬億電子伏特的水平。
蟹狀星云距離地球大約6500光年，根據(jù)中國(guó)古代天文學(xué)家們的記載，這是一起發(fā)生在公元1054年的超新星爆發(fā)事件遺留下的遺跡。此次爆發(fā)事件為粒子加速成為極端高能粒子提供了適宜的環(huán)境條件。
首先，類似電子這樣的帶電粒子可以被超新星爆發(fā)過程中產(chǎn)生的沖擊波和磁場(chǎng)效應(yīng)加速。而當(dāng)這些高能電子與蟹狀星云中的低能的光子發(fā)生相互碰撞時(shí)，前者就會(huì)將能量轉(zhuǎn)移給后者，從而讓光子具備了高能量。隨后這些光子高速穿越宇宙空間，其中的一部分碰巧抵達(dá)了地球，并被設(shè)在中國(guó)西藏的觀測(cè)站捕捉到。
當(dāng)這些高能光子在轟擊地球大氣層時(shí)，與大氣層內(nèi)的空氣分子發(fā)生碰撞，隨后會(huì)產(chǎn)生大量的次級(jí)粒子，主要包括電子和正電子，而這些粒子可以被設(shè)在地面上的探測(cè)器檢測(cè)到。
但是科學(xué)家們面臨的一大挑戰(zhàn)就是如何去區(qū)分由于這類高能粒子轟擊地球大氣產(chǎn)生的次級(jí)粒子，以及那些由宇宙射線轟擊地球大氣產(chǎn)生的次級(jí)粒子，相比之下后者的發(fā)生頻率要高得多。
于是為了做到這一點(diǎn)，專家們使用埋置地下的探測(cè)器來屏蔽任何會(huì)產(chǎn)生出μ子的事件，μ子是一種基本粒子，是電子的近親，但質(zhì)量更大。μ子是宇宙射線轟擊的產(chǎn)物，而不是高能光子轟擊的產(chǎn)物，可以作為兩種事件的區(qū)分手段。
在盡可能將與μ子產(chǎn)生有關(guān)的事件排除之后，研究人員注意到仍然有24個(gè)轟擊事件不能排除，這些事件發(fā)生于過去的3年時(shí)間里。這些事件當(dāng)中可能存在著能量水平超過100萬億電子伏特的高能光子。甚至其中有些信號(hào)暗示，其中某些光子的能量超過了450萬億電子伏特，非常驚人。
研究人員警告稱，這些事件中，有6次事件存在可能是由宇宙射線引發(fā)的“嫌疑”，之所以無法排除，是因?yàn)橹暗摩套邮录懦ぷ髦腥匀淮嬖谝欢ǖ牟淮_定性和誤差。
相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜冶硎?，這樣的能量等級(jí)是此前人類從未企及過的。因此，對(duì)于研究高能伽馬射線的物理學(xué)家們來說，這是一個(gè)令人興奮的發(fā)現(xiàn)。
通過搜尋和檢測(cè)能量更高的光子事件，科學(xué)家們希望能夠找出這些光子被加速的具體機(jī)制原理。物理學(xué)家們感覺，這樣的能量值必定存在某個(gè)上限值，而不會(huì)是無限上升的，而找出這樣一個(gè)上限值，將幫助科學(xué)家們完善相關(guān)理論，并最終揭開其背后的謎團(tuán)。
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