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人類 人類在天鵝座發現迄今最高能量光子！突破傳統認知

中國青年報客戶端北京5月17日電（中青報?中青網采訪人員 邱晨輝）今天，中國科學院高能物理研究所、施普林格?自然出版機構在北京聯合發布：國家重大科技基礎設施“高海拔宇宙線觀測站”在銀河系內發現大量超高能宇宙加速器，并記錄到能量達1.4拍電子伏的伽馬光子（拍=千萬億），這是人類觀測到的最高能量光子，突破了人類對銀河系粒子加速的傳統認知，開啟了超高能伽馬天文學的時代。
這些發現在5月17日發表于國際學術期刊《自然》。該研究工作由中國科學院高能物理研究所牽頭的高海拔宇宙線觀測站國際合作組完成。
人類 人類在天鵝座發現迄今最高能量光子！突破傳統認知
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圖為高海拔宇宙線觀測站，中國科學院高能物理研究所供圖
【 人類|人類在天鵝座發現迄今最高能量光子！突破傳統認知】高海拔宇宙線觀測站英文簡稱LHAASO，是以宇宙線觀測研究為核心的國家重大科技基礎設施，位于四川省稻城縣海拔4410米的海子山，占地面積約1.36平方公里。其核心科學目標是探索高能宇宙線起源以及相關的宇宙演化和高能天體活動，并尋找暗物質；廣泛搜索宇宙中尤其是銀河系內部的伽馬射線源，等等。
高海拔宇宙線觀測站合作組發言人、中科院高能物理研究所研究員曹臻今天表示，高海拔宇宙線觀測站尚在建設中，此次成果是基于已經建成的1/2規模探測裝置，在2020年內11個月的觀測數據。科學家發現最高能量的光子來自天鵝座內非常活躍的恒星形成區，還發現了12個穩定伽馬射線源，光子能量一直延伸到1 拍電子伏附近，這是位于LHAASO視場內最明亮的一批銀河系伽馬射線源，測到的伽馬光子信號高于背景7倍標準偏差以上，源的位置測量精度優于0.3°。
“雖然這次使用的數據還很有限，但所有能被LHAASO觀測到的源，它們都具有0.1拍電子伏以上的伽馬輻射，也叫‘超高能伽馬輻射’。”曹臻說，這表明銀河系內遍布拍電子伏加速器，而人類在地球上建造的最大加速器，只能將粒子加速到0.01拍電子伏。
銀河系內的宇宙線加速器存在能量極限是個“常識”，過去預言的極限就在拍電子伏附近，從而預言的伽馬射線能譜在0.1 拍電子伏附近會有“截斷”現象，LHAASO的結果完全突破了這個“極限”。
曹臻說，這些發現開啟了超高能伽馬天文觀測時代，表明年輕的大質量星團、超新星遺跡、脈沖星風云等是銀河系內加速超高能宇宙線的最佳候選天體，有助于破解宇宙線起源這個“世紀之謎”。 LHAASO的結果表明，科學家們需要重新認識銀河系高能粒子的產生、傳播機制，進一步研究極端天體現象及其相關的物理過程，并在極端條件下檢驗基本物理規律。
來自中國科學院高能物理研究所的消息稱，高海拔宇宙線觀測站的主體工程于2017年開始建設，2019年4月完成1/4的規模建設并投入科學運行。2020年1月，高海拔宇宙線觀測站完成了1/2規模的建設并投入運行，同年12月完成3/4規模并投入運行。2021年，高海拔宇宙線觀測站陣列將全部建成，成為國際領先的超高能伽馬探測裝置，投入長期運行。

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