科学家在银河系中发现超高能粒子

头条播报网 rwddl8 2021-05-18 13:35:59
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  中国北方内蒙古自治区乌拉特后旗的戈壁草原上空,银河闪烁着绚丽的光芒。(照片由包长青/ For chinadaily.com.cn拍摄)周一在《自然》杂志上发表的一项研究表明,中国的宇宙射线天文台发现了12个超高能光子源,并发现了创纪录的1.4皮特-电子伏特或14亿亿电子伏特的能级破纪录的光子。 。

  专家称这些发现令人兴奋,称它们为人类对宇宙中最高能粒子的天文学研究开辟了新篇章,其起源和加速机制使科学家着迷和困惑了一个多世纪。

  据《中国科学》杂志报道,去年四月,中国科学院高能物理研究所副教授王灵玉正在检查大型高空空气淋浴天文台(LHAASO)收集的数据。日报,该学院的官方报纸。

  LHAASO是由探测器和望远镜组成的广泛组件,覆盖面积超过1.36平方公里,位于四川省稻城县,海拔4,410米。它拾取了王认为的超高能伽马射线光子。

  屏住呼吸后,王静静地将异常传给了同事陈颂战。

  反过来,陈大喊:“什么!”

  在重新检查数据后,他们通过电子邮件将报告发送给LHASSO的首席科学家曹震,并表示他们需要“进一步验证其真实性”-声明后附有六个感叹号。

  三个月后,他们证实了这位神秘的太空旅行者来自银河系,能量水平高达1.4 PeV。这比日内瓦附近的大型强子对撞机高140倍,该强子对撞机是地球上最强大的粒子加速器。它是迄今为止到达地球的记录的最高能量光子。

  这项研究表明,这证明了PeVatrons(即PeV加速器)存在于我们的家庭星系中,但是确切的位置和它们仍然是一个谜。去年11个月内,LHAASO在银河系中找到了总共12位潜在的PeVatron候选者。

  曹说,LHAASO于2019年开始运营,仅安装了一半的设备即可发现。整套仪器将于下个月完成,将容纳5195多个电磁粒子探测器,1188μ子探测器,18台望远镜和3个巨型水池,总表面积为78000平方米。

  “在PeV能量范围内的光子是极为罕见的发现-通常,一个1平方公里大小的探测器每年只能从像蟹状星云这样的源中拾取一到两个,而且它们混杂在成千上万个中其他宇宙射线信号,”曹说,并补充说,拉哈索的巨大尺寸和无与伦比的灵敏度使这项发现成为可能。

  《自然》杂志的首席自然科学编辑卡尔·齐默利斯说,宇宙射线是带电粒子,例如质子和原子核,它们以接近光速的速度在太空中飞行。

  自1912年发现以来,科学家们一直在努力了解这些快速太空子弹是如何产生的。宇宙加速器如何工作的问题被美国国家研究委员会列为21世纪最重要的11个科学问题之一。

  长期以来,科学家一直认为超新星遗迹,宇宙中形成恒星的区域或银河系中心的超大质量黑洞是PeVatron的候选者。有了新发现,还应该考虑年轻但非常庞大的恒星团。

  Ziemelis说:“它们在哪里和什么仍然是一个悬而未决的问题,但是这份新论文提供了一些重要的线索。” “追踪这些高能宇宙射线的起源不是一件容易的事,因为太空中的磁场会导致它们在行进时发生扭曲和弯曲。”

  “因此,当我们检测到这样的宇宙射线到达地球时,我们也许能够确定其到达的方向,但这不一定与它的起始方向相同。”

  解决该问题的一种方法是观察伽马射线,这是电磁光谱中最有能量的波,当来自PeVatron的超高宇宙射线与它们周围的星际介质的稀薄气体相互作用时会产生该射线。这些伽玛射线可以携带原始宇宙射线能量的大约10%。

  伽马射线是电中性的,因此不受磁场的影响。科学家相信,通过研究这些高能伽马射线,他们可以分辨出PeVatron在宇宙中的位置,这些伽马射线是加速器产生的宇宙射线的足迹。

  都柏林高级研究所的天体物理学教授费利克斯·阿哈罗尼安(Felix Aharonian)表示,拉哈苏(LHAASO)将在超高能伽马射线天文学领域占据主导地位,并在其发展中发挥重要作用。冰山一角”。

  他说:“在未来的几年中,我们期待着LHAASO的突破性发现,这可能会极大地改变有关非热宇宙中最活跃和极端现象的当前观念。”

  那不勒斯费德里科二世大学天体物理学教授贝内代托·皮亚佐利(Benedetto Piazzoli)说,拉哈苏将深入探索广阔的能量范围,有望从银河系过渡到银河系外宇宙射线起源。

  他说:“拉合索的许多发现无疑将带来惊喜。因此,很有可能揭开宇宙射线之谜。” “未来还有激动人心的时刻。”