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人类在天鹅座发现迄今最高能量光子！突破对银河系粒子加速的传统认知

来源：中国青年报客户端 • 2021-05-17 16:51:03

今天，中国科学院高能物理研究所、施普林格·自然出版机构在北京联合发布：国家重大科技基础设施“高海拔宇宙线观测站”在银河系内发现大量超高能宇宙加速器，并记录到能量达1.4拍电子伏的伽马光子(拍=千万亿)，这是人类观测到的最高能量光子，突破了人类对银河系粒子加速的传统认知，开启了超高能伽马天文学的时代。

这些发现在5月17日发表于国际学术期刊《自然》。该研究工作由中国科学院高能物理研究所牵头的高海拔宇宙线观测站国际合作组完成。

图为高海拔宇宙线观测站，中国科学院高能物理研究所供图高海拔宇宙线观测站英文简称LHAASO，是以宇宙线观测研究为核心的国家重大科技基础设施，位于四川省稻城县海拔4410米的海子山，占地面积约1.36平方公里。其核心科学目标是探索高能宇宙线起源以及相关的宇宙演化和高能天体活动，并寻找暗物质;广泛搜索宇宙中尤其是银河系内部的伽马射线源，等等。

高海拔宇宙线观测站合作组发言人、中科院高能物理研究所研究员曹臻今天表示，高海拔宇宙线观测站尚在建设中，此次成果是基于已经建成的1/2规模探测装置，在2020年内11个月的观测数据。科学家发现最高能量的光子来自天鹅座内非常活跃的恒星形成区，还发现了12个稳定伽马射线源，光子能量一直延伸到1 拍电子伏附近，这是位于LHAASO视场内最明亮的一批银河系伽马射线源，测到的伽马光子信号高于背景7倍标准偏差以上，源的位置测量精度优于0.3°。

“虽然这次使用的数据还很有限，但所有能被LHAASO观测到的源，它们都具有0.1拍电子伏以上的伽马辐射，也叫‘超高能伽马辐射’。”曹臻说，这表明银河系内遍布拍电子伏加速器，而人类在地球上建造的最大加速器，只能将粒子加速到0.01拍电子伏。

银河系内的宇宙线加速器存在能量极限是个“常识”，过去预言的极限就在拍电子伏附近，从而预言的伽马射线能谱在0.1 拍电子伏附近会有“截断”现象，LHAASO的结果完全突破了这个“极限”。

曹臻说，这些发现开启了超高能伽马天文观测时代，表明年轻的大质量星团、超新星遗迹、脉冲星风云等是银河系内加速超高能宇宙线的最佳候选天体，有助于破解宇宙线起源这个“世纪之谜”。 LHAASO的结果表明，科学家们需要重新认识银河系高能粒子的产生、传播机制，进一步研究极端天体现象及其相关的物理过程，并在极端条件下检验基本物理规律。

来自中国科学院高能物理研究所的消息称，高海拔宇宙线观测站的主体工程于2017年开始建设，2019年4月完成1/4的规模建设并投入科学运行。2020年1月，高海拔宇宙线观测站完成了1/2规模的建设并投入运行，同年12月完成3/4规模并投入运行。2021年，高海拔宇宙线观测站阵列将全部建成，成为国际领先的超高能伽马探测装置，投入长期运行。

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