北京時間 6 月 27 日，物理學(xué)家探測到了迄今最高能量的光線，這個信號來自蟹狀星云，這是一個距離地球大約 6500 光年之外的超新星爆發(fā)遺跡。

　　設(shè)在西藏的研究設(shè)施檢測到了這股伽馬射線束流轟擊地球大氣層產(chǎn)生的效應(yīng)信號。此次檢測到的信號能量高達(dá) 100~450 萬億電子伏特，其對應(yīng)的粒子能量比歐洲大型強(qiáng)子對撞擊中能量最高的粒子還要高出 69 倍。

　　此次發(fā)現(xiàn)是由設(shè)在西藏的羊八井國際宇宙線觀測站內(nèi)由中國和日本聯(lián)合實施的 ASγ實驗做出的，其靈敏的檢測手段捕捉到了來自蟹狀星云的極端高能粒子。

　　通過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(jī)制原理。物理學(xué)家們感覺，這樣的能量值必定存在某個上限值，而不會是無限上升的

　　中日 ASγ實驗包括大約 600 個粒子探測器，分布于 6.5 萬平方米的范圍內(nèi)，可以檢測高能光子轟擊地球大氣層時產(chǎn)生的次生粒子信號。此次檢測到的單個光子能量基本都超過了 100 萬億電子伏特，而這一數(shù)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(dá)到了 450 萬億電子伏特。

　　為了讓讀者有一個相對直觀的感覺，我們可以做一個對比：可見光的光子能量一般只有幾個電子伏特，而大型強(qiáng)子對撞機(jī)——人類迄今建造的最為強(qiáng)大的粒子加速器，其最多能夠?qū)⒘Ｗ幽芰刻酱蠹s 6.5 萬億電子伏特的水平。

　　蟹狀星云距離地球大約 6500 光年，根據(jù)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，類似電子這樣的帶電粒子可以被超新星爆發(fā)過程中產(chǎn)生的沖擊波和磁場效應(yīng)加速。而當(dāng)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，前者就會將能量轉(zhuǎn)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(dá)了地球，并被設(shè)在中國西藏的觀測站捕捉到。

　　當(dāng)這些高能光子在轟擊地球大氣層時，與大氣層內(nèi)的空氣分子發(fā)生碰撞，隨后會產(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(shè)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(zhàn)就是如何去區(qū)分由于這類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，專家們使用埋置地下的探測器來屏蔽任何會產(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(qū)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 個轟擊事件不能排除，這些事件發(fā)生于過去的 3 年時間里。這些事件當(dāng)中可能存在著能量水平超過 100 萬億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了 450 萬億電子伏特，非常驚人。

　　研究人員警告稱，這些事件中，有 6 次事件存在可能是由宇宙射線引發(fā)的“嫌疑”，之所以無法排除，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?qū)＜冶硎?，這樣的能量等級是此前人類從未企及過的。因此，對于研究高能伽馬射線的物理學(xué)家們來說，這是一個令人興奮的發(fā)現(xiàn)。

　　通過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(jī)制原理。物理學(xué)家們感覺，這樣的能量值必定存在某個上限值，而不會是無限上升的，而找出這樣一個上限值，將幫助科學(xué)家們完善相關(guān)理論，并最終揭開其背后的謎團(tuán)。
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