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【北京日报客户端】我国高海拔宇宙线观测站观测到最高能量光子
2021-05-19|文章来源: |【
 

  记者5月17日从中国科学院高能物理研究所获悉,国家重大科技基础设施“高海拔宇宙线观测站(LHAASO)”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(1拍=1千万亿),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机制的传统认知,开启了“超高能伽马天文学”的时代。

  这些发现将于北京时间5月17日稍晚时候发表在国际顶级学术期刊《自然》上。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。

   

  高海拔宇宙线观测站(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,是由5195个电磁粒子探测器和1188个缪子探测器组成的一平方公里地面簇射粒子阵列、78000平方米水切伦科夫探测器、18台广角切伦科夫望远镜交错排布组成的复合阵列。观测站采用这四种探测技术,可以全方位、多变量地测量宇宙线。

  目前,高海拔宇宙线观测站尚在建设中,这次报道的成果是基于已经建成的1/2规模探测装置,基于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。

   

  2020.12.28航拍

  科学家介绍,虽然这次使用的数据还很有限,但所有被该站观测到的源,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”。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(欧洲核子研究中心的LHC)只能将粒子加速到0.01拍电子伏。

  过去科学家认为,银河系内的宇宙线加速器存在的能量极限就在拍电子伏附近,预言伽马射线能谱在0.1 拍电子伏附近会有“截断”现象,而此次高海拔宇宙线观测站的结果完全突破了这个“极限”。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”。

  链接:中国的宇宙线研究发展历程

  中国的宇宙线实验研究经历了三个阶段,目前在建的高海拔宇宙线观测站(LHAASO)是第三代高山宇宙线实验。高山实验能够充分利用大气作为探测介质,在地面进行观测,探测器规模可远大于大气层外的天基探测器。由于超高能量宇宙线数量稀少,这是唯一的观测手段。1954年,中国第一个高山宇宙线实验室在海拔3180米的云南东川落雪山建成。1989年,在海拔4300米的西藏羊八井启动了中日合作的宇宙线实验;2000年,启动中意ARGO实验。2009年,在北京香山科学会议上,曹臻研究员提出在高海拔地区建设大型复合探测阵列“高海拔宇宙线观测站”的完整构想。高海拔宇宙线观测站(LHAASO)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(LHAASO)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(LHAASO)的阵列将全部建成,成为国际领先的超高能伽马探测装置,投入长期运行,从多个方面展开宇宙线起源的探索性研究。

  (源自北京日报客户端2021年5月17日版 原地址https://ie.bjd.com.cn/5b165687a010550e5ddc0e6a/contentApp/5b16573ae4b02a9fe2d558f9/AP60a23b60e4b054f0ea90c77e?isshare=1&app=769bdba54ca5edca&contentType=0&isBjh=0


 
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