中国高海拔宇宙线观测站发现最高能量光子揭示超高能宇宙
原标题:中国高海拔宇宙线观测站发现最高能量光子,揭示超高能宇宙
5月17日,国家重大科技基础设施"高海拔宇宙线观测站(LHAASO)"发布最新成果: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(PeV)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"时代。
这次报道的成果是基于已经建成的1/2规模探测装置不到一年的观测数据,把人类2019年才首次探测到"超高能"伽马射线源数量提升到了12个,突破了过去对银河系内的宇宙线加速器极限就在拍电子伏附近的预言,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。
该研究工作由中国科学院高能物理研究所牵头的LHAASO国际合作组完成,这些发现将于北京时间2021年5月17日23时发表在《自然》(Nature)。
由于"拍电子伏宇宙加速器(PeVatron)"周围产生的"超高能伽马光子"信号非常弱,即便是天空最为明亮且被称为"伽马天文标准烛光"的蟹状星云,发射出来的能量超过1 PeV的光子在一年内落在一平方公里的面积上也就1到2个,而这1到2个光子还被淹没在几万个通常的宇宙线事例之中。LHAASO的平方公里探测阵列内的1188个缪子探测器专门用于排除非光子信号,使之成为全球最灵敏的超高能伽马射线探测器。借助这前所未有的灵敏度,1/2规模的LHAASO探测装置仅用了11个月就探测到并证认了来自蟹状星云的约1 PeV的伽马光子。不仅如此,LHAASO探测装置还在银河系内发现了12个类似的源,他们都具有超高能光子辐射,其能谱稳定地延伸到PeV附近,其中探测到的伽马光子的最高能量达到创纪录的1.4 PeV。
"这表明银河系内大量存在可将宇宙线加速到1PeV的‘拍电子伏特宇宙线加速器’,它们都是超高能宇宙线源的候选者,这就向着解决宇宙线起源这一科学难题迈出了重要一步。"中科院高能物理研究所研究员曹臻说。
由此可见,LHAASO的此次科学成果在宇宙线起源的研究进程中具有里程碑意义,具体来说有以下三个方面的科学突破:
1) 揭示了银河系内普遍存在能够将粒子能量加速超过1 PeV的宇宙加速器。
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。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
此次LHAASO的观测结果突破了当前流行的理论模型所宣称的银河系宇宙线加速PeV能量极限。同时,LHAASO发现银河系内大量存在PeV宇宙加速源,也向着解决宇宙线起源这一科学难题迈出了至关重要的一步。
2)开启"超高能伽马天文学"时代。随着LHAASO的建成和持续不断的数据积累,可以预见这一最高能量的天文学研究将给我们展现一个充满新奇现象的未知的"超高能宇宙",为探索宇宙极端天体物理现象提供丰富的数据。
由于宇宙大爆炸产生的背景辐射无所不在,它们会吸收高于1 PeV的伽马射线。到了银河系以外,即使产生了PeV伽马射线,由于背景辐射光子的严重吸收,我们也接受不到这些PeV伽马射线。LHAASO打开银河系PeV辐射探测窗口,对于研究遥远的宇宙也具有特殊意义。
3)PeV光子的探测是伽马天文学的一座里程碑,承载着伽马天文界的梦想,长期以来一直是伽马天文发展的强大驱动力。此次发现中,能量超过1 PeV的伽马射线光子首现天鹅座区域和蟹状星云,研究意义重大。
天鹅座恒星形成区是银河系在北天区最亮的区域,拥有多个大质量恒星星团,大质量恒星的寿命只有几百万年,因此星团内部充满了恒星生生死死的剧烈活动,具有复杂的强激波环境,是理想的宇宙线加速场所,被称为"粒子天体物理实验室"。LHAASO在天鹅座恒星形成区首次发现PeV伽马光子,使得这个本来就备受关注的区域成为寻找超高能宇宙线源的最佳天区。这个区域将是LHAASO以及相关的多波段、多信使天文观测设备关注的焦点,有望成为解开"世纪之谜"的突破口。
历史上对蟹状星云大量的观测研究,使之成为几乎唯一具有清楚辐射机制的标准伽马射线源,跨越22个量级的光谱精确测量清楚地表明其电子加速器的标志性特征。然而,LHAASO测到的超高能光谱,特别是PeV能量的光子,严重挑战了这个高能天体物理的"标准模型",甚至于对更加基本的电子加速理论提出了挑战。
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,目前仍处在建设中。计划于2021年,LHAASO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。
在此次的成果发现中,LHAASO开发了远距时钟同步技术、多种触发模式并行等尖端技术、硅光电管的首次大规模使用、超大光敏面积微通道板光电倍增管等先进探测技术,大大提高了伽马射线测量的空间分辨率,达到了更低的探测阈能,使人类在探索更深的宇宙、更高能量的射线等方面,都达到前所未有的水平。LHAASO也为开展大气、环境、空间天气等前沿交叉科学研究提供了重要实验平台,并成为多边国际合作共同开展高水平研究的科学基地。
权力与权力的类型1权力的定义权力这个词在日常生活中被经常使用,但是,很少有人对这个词下过严格的定义。我们去除这个词的模糊特征就会得到它的核心概念权力总是涉及控制其他人的行为。如果一位研究生导师要求
权力类型5人格权力人格权力又称为影响力。如果说权威来自对拥有政治机构和政治程序的人的尊重,则影响力是来自对拥有一群追随者的人的尊重。影响力是由人格智慧吸引力知识等因素决定的。有时在某个领域的成就会导
权力类型1强制权力最明显的一种权力是强制权力。例如,总统对参议员施加压力,要参议员支持自己的政策,并且威胁参议员,如果他不支持自己就会在下次选举时发动运动反对这位参议员公民依法缴税,因为他害怕如果不
权力类型3操纵权力被别人所控制但是自己却不知道,这就是操纵权力。操纵权力是如何发生的呢?在强制权力和功利权力中,在控制者和被控制者之间存在有意识的关系。控制者必须把威胁或者承诺传达给被控制者,让被控
iPhone12真机上手视频曝光,全新配色丑哭了到今天为止,iPhone12系列已经正式发布一周了。有钱人早早在苹果官网下单坐等收货,而像我这样早上就被老板打电话喊去安空调的早安打工人,还在盯着手上几年前的iPhone7默默纠结
凡是太聪明太算计的人,都是很不幸的人美国心理学家威廉说过,凡是太聪明太能算计的人,实际上都是很不幸的人,甚至是多病和短命的。专家研究,算计者百分之九十以上都患有心理疾病。这些人感觉痛苦的时间和深度也比不善于算计的人多
碰见小人别怕,鬼谷子教你16字每个人在生活和工作中,都会遇到各种各样形形色色的人,这其中肯定有好人,也有坏人有正义之士,也不乏存在奸诈小人。我们无法将身边的这些奸诈小人隔离开来,因此怎样对付身边的这些小人成了让
冠病患者康复后可能易喘疲劳体力下降?作者王嬿婷库马尔(52岁,工程师)5月6日从印度返回新加坡后确诊冠病,并在新加坡国家传染病中心住院一个多月。他12日转到加护病房,借助呼吸辅助器供氧,但在病情好转后发现自己容易气喘
给生活带来方便创意产品结满果实的树枝灯这是一个很有特色的树枝灯,它的上边结满了果实,它有着逼真的树枝,而每个分叉的末端都结着一个粉色的果实,这些果实是褪色哑光涂层的小灯泡。这款吊灯长达2。2米,能起到不
2018十大网络用语发布!你用过其中几种?2018年12月19日,国家语言资源监测与研究中心发布了2018年度十大网络用语。本次发布的十大网络用语依次为锦鲤杠精skr佛系确认过眼神官宣C位土味情话皮一下燃烧我的卡路里。20
澳洲海滩沦陷,华人大妈出动直升机疯狂捞鲍鱼最近,澳洲又一处地方被华人攻占了这一次,不是Woolworth的奶粉区,也不是Chadstone的保健品专区,而是各大海滩!看看海边这个热闹的场景,里面大部分都是熟悉的华人面孔!一