北京時(shí)間 6 月 27 日，物理學(xué)家探測到了迄今最高能量的光線(xiàn)，這個(gè)信號來(lái)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。

　　設在西藏的研究設施檢測到了這股伽馬射線(xiàn)束流轟擊地球大氣層產(chǎn)生的效應信號。此次檢測到的信號能量高達 100~450 萬(wàn)億電子伏特，其對應的粒子能量比歐洲大型強子對撞擊中能量最高的粒子還要高出 69 倍。

　　此次發(fā)現是由設在西藏的羊八井國際宇宙線(xiàn)觀(guān)測站內由中國和日本聯(lián)合實(shí)施的 ASγ實(shí)驗做出的，其靈敏的檢測手段捕捉到了來(lái)自蟹狀星云的極端高能粒子。

　　通過(guò)搜尋和檢測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制原理。物理學(xué)家們感覺(jué)，這樣的能量值必定存在某個(gè)上限值，而不會(huì )是無(wú)限上升的

　　中日 ASγ實(shí)驗包括大約 600 個(gè)粒子探測器，分布于 6.5 萬(wàn)平方米的范圍內，可以檢測高能光子轟擊地球大氣層時(shí)產(chǎn)生的次生粒子信號。此次檢測到的單個(gè)光子能量基本都超過(guò)了 100 萬(wàn)億電子伏特，而這一數值基本正是此前探測到粒子能量的最高記錄。但是某些粒子的能量甚至達到了 450 萬(wàn)億電子伏特。

　　為了讓讀者有一個(gè)相對直觀(guān)的感覺(jué)，我們可以做一個(gè)對比：可見(jiàn)光的光子能量一般只有幾個(gè)電子伏特，而大型強子對撞機——人類(lèi)迄今建造的最為強大的粒子加速器，其最多能夠將粒子能量抬升到大約 6.5 萬(wàn)億電子伏特的水平。

　　蟹狀星云距離地球大約 6500 光年，根據中國古代天文學(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(lèi)似電子這樣的帶電粒子可以被超新星爆發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生的沖擊波和磁場(chǎng)效應加速。而當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了地球，并被設在中國西藏的觀(guān)測站捕捉到。

　　當這些高能光子在轟擊地球大氣層時(shí)，與大氣層內的空氣分子發(fā)生碰撞，隨后會(huì )產(chǎn)生大量的次級粒子，主要包括電子和正電子，而這些粒子可以被設在地面上的探測器檢測到。

　　但是科學(xué)家們面臨的一大挑戰就是如何去區分由于這類(lèi)高能粒子轟擊地球大氣產(chǎn)生的次級粒子，以及那些由宇宙射線(xiàn)轟擊地球大氣產(chǎn)生的次級粒子，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(zhuān)家們使用埋置地下的探測器來(lái)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(xiàn)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(guò)去的 3 年時(shí)間里。這些事件當中可能存在著(zhù)能量水平超過(guò) 100 萬(wàn)億電子伏特的高能光子。甚至其中有些信號暗示，其中某些光子的能量超過(guò)了 450 萬(wàn)億電子伏特，非常驚人。

　　研究人員警告稱(chēng)，這些事件中，有 6 次事件存在可能是由宇宙射線(xiàn)引發(fā)的“嫌疑”，之所以無(wú)法排除，是因為之前的μ子事件排除工作中仍然存在一定的不確定性和誤差。

　　相關(guān)領(lǐng)域專(zhuān)家表示，這樣的能量等級是此前人類(lèi)從未企及過(guò)的。因此，對于研究高能伽馬射線(xiàn)的物理學(xué)家們來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)令人興奮的發(fā)現。

　　通過(guò)搜尋和檢測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制原理。物理學(xué)家們感覺(jué)，這樣的能量值必定存在某個(gè)上限值，而不會(huì )是無(wú)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(kāi)其背后的謎團。
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