《CT理论与应用研究》
迄今为止,宇宙射线的研究已经催生了许多诺贝尔奖。如今,我国在宇宙超高能伽马射线研究中一骑绝尘,领先全球,并且取得了极其重大的发现。
1.4拍电子伏,迄今为止最强的伽马射线被我国发现。这到底是什么意思?它又意味着什么呢?为何这项研究如此重要呢?
实际上,我国在高能伽马射线方面的探测,早就走到了世界的前列。2019年的时候,我国科学家就宣布,通过我国和日本合作的位于西藏羊八井的ASgamma实验阵列,我们发现了当时世界上已知最强的宇宙伽马射线。
当时,各大媒体就竞相报道了这次重要的发现,中日联合团队发现了金牛座著名的蟹状星云内的24条能量超过100TeV的伽马射线,其中最强大的一个甚至达到了450TeV。
(图片说明:蟹状星云是一个超新星遗迹)
eV是一种能量单位,中文名叫电子伏特,也叫电子伏,1eV约等于1.6×10^-19焦耳。看起来非常小,但这也是正常的,因为这是用来衡量微观粒子的单位。T是数量单位,也就是英文trillion的简称,代表一万亿。也就是说,这一次两国科学家发现的最强伽马射线能量达到了450万亿电子伏特,相当于医用X射线强度的450亿倍!
上一次的发现,是来自于中日合作团队。而这一次的发现,则是来自于我国领导的研究。并且,它还将人类已知的伽马射线强度再一次大幅提升。
这一次发现超高能伽马射线的,并不是上次的ASgamma,而是来自于它的后续项目大面积高海拔宇宙线观测站(简称LHAASO,位于四川稻城)。
(图片说明:LHAASO)
LHAASO主体工程在2017年正式开始建设,占地面积1.36平方公里,位于海拔4410米的高原之上。本质上来讲,它也算是一种阵列射电望远镜。正是因为这样的本质,到了2019年4月,刚刚完成了1/4的LHAASO就已经有部分可以初步使用了。直到今天,它仍然没有完全竣工,预计要在下个月才能完成全部建设。
然而,凭借着尚未完成的设备,就取得了如此重大的突破,实在令人兴奋。
在LHAASO的下方,有三个容纳100000吨纯水的容器,其中每一个都比水立方大了3倍!这些水的作用,就是用来发现高能光子的。根据苏联科学家发现的切连科夫辐射原理,这些高能粒子在穿越纯水时,会发出蓝色的光,通过光电倍增管放大信号,就会被科学家观测到。
(图片说明:LHAASO的地下水池)
就是利用这个原理,我们发现了迄今为止最强大、甚至超出了理论极限的伽马射线。
5月17日,国际权威学术期刊《自然》上正式刊登了我国科学家利用LHAASO取得的重大突破。
据介绍,这一次发现的伽马射线能量,比2年前提升的不是一星半点,而是一个量级。当时用的单位是“太电子伏(TeV)”,也就是万亿电子伏特,而这一次用到的单位是“拍电子伏(PeV)”。我们知道,英语中都是以一千为单位递进的,也就是说,1拍电子伏相当于1000太电子伏,也就是1000万亿电子伏特!光是这个单位,就足够令人震惊了。
在本次由中国科学院高能物理研究所牵头的研究中,科学家们在天鹅座内发现了12个稳定的伽马射线源。强大的伽马射线位于1万光年以外,这意味着它们产生于1万年前。其中最强的一个,甚至有1.4拍电子伏。研究人员还指出,这些伽马射线的父辈粒子能量,甚至还要更高!
这是个什么概念呢?我们知道,目前人类建造的最强大的粒子对撞机,就是欧洲的大型强子对撞机,它最多也只能够将粒子加速到0.01拍电子伏。由此可见,宇宙中不但有大量的“粒子加速器”,而且其威力远远超过了人类目前能够企及的范围。正如LHAASO首席科学家、中国科学院高能所研究员曹臻所说的那样,银河系中充满了拍电子伏加速器。
那么,这次研究的意义到底在哪里呢?仅仅是数字上的突破吗?当然不是,我们取得的发现,远比简单的数字上的提升要重大得多!它甚至突破了此前科学家认为的银河系内宇宙加速能量的极限,这意味着相关理论又要重新建立了。
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