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西藏探测设备观测到迄今为止能量最高的光子

作者:吴月辉 文章来源:人民日报客户端 发布时间: 2019-07-05 字体:【】【】【

  

图为观测站

  

  记者从中国科学院高能物理研究所获悉,近日,中日合作西藏ASgamma实验团队利用我国西藏羊八井ASgamma实验阵列发现迄今为止最高能量的宇宙伽玛射线,这些宇宙伽玛射线来自蟹状星云方向,能量高达450 TeV(4.5×10的14次方电子伏特),比此前国际上正式发表的75TeV的最高能量高出5倍以上。这标志着超高能伽玛射线天文观测进入到100 TeV以上的观测能段。相关观测结果将于7月下旬作为亮点文章在《物理评论快报》上发表。 

  蟹状星云是位于金牛座的著名超新星遗迹(1054年我国宋朝的天文学家详细记录了该超新星爆发现象),距离地球6500光年左右,其能量来源是位于其中的高速旋转的脉冲星,即蟹状星云脉冲星。蟹状星云在全电磁波段均具有较高的亮度,因此科学家在从射电、光学、X射线直至伽玛射线的整个电磁波段对其进行了详细的观测和研究。但是,随着光子能量的增加,光子流强越来越低,观测也越来越困难。此前,国际上探测到的最高能量的伽玛射线为75TeV,是德国的HEGRA切伦科夫望远镜实验组观测到的。此次中日合作ASgamma实验团队发现了24个100 TeV以上的伽玛射线事例,超出宇宙线背景5.6倍标准偏差,其中能量最高的约为450 TeV。 

  研究人员认为,这些100TeV以上的高能光子可能是更高能量的电子与周围宇宙微波背景辐射光子发生“逆康普顿散射”的结果,而超高能电子、正电子则在蟹状星云的脉冲星风云中产生。由此可以推断,“蟹状星云”是“银河系内天然的高能粒子加速器”,与目前世界上最大的人工电子加速器(加速电子最高能量0.2TeV)相比,“蟹状星云”的电子加速能力至少高了上万倍。 

  据介绍,西藏羊八井ASgamma实验位于海拔4300米的西藏羊八井,1990年一期阵列建成并开始运行,后来多次升级改造,在银河系宇宙线的探测研究方面做出了一系列重大发现。 

  (原题为《西藏探测设备观测到迄今为止能量最高的光子》)