中外科学家观测到超过100万亿电子伏特的伽马射线

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3月2日,记者从中科院高能物理研究所获悉,中日合作小组在西藏利用羊八井作为γ实验阵列,在世界上首次发现距地球2600光年的超新星遗迹SNR g106.3+2.7发射出γ射线超过100万亿电子伏特。这些伽马射线可能是由超新星残骸中的冲击波与附近的分子云碰撞而产生的宇宙射线加速到PEV(比地球上人造加速器的最高能量高100倍)。

这颗超新星残骸已成为银河系中的候选“petv宇宙线加速器”,为破解超高能宇宙线起源之谜打开了重要窗口。北京时间今天(3月2日)零时,相关观测结果发表在顶级学术期刊《自然天文学》上。

自1912年宇宙线被发现以来,超高能宇宙线的起源一直没有解开,这是一个世纪的谜。将宇宙射线加速到PEV(比地球上人造加速器的最高能量高100倍)的天体源被称为pevatron,并被认为存在于银河系中。然而,由于宇宙射线是带电的,它们在传播过程中会被银河磁场偏转。当它们到达地球时,方向不再指向源头。因此,不可能通过宇宙射线的方向找到这样的加速器。

幸运的是,宇宙射线在其源被加速后,可能会与附近的分子云发生碰撞,产生中性π介子。π衰变产生的伽马射线不带电荷,沿直线传播。因此,观测到的伽马射线到达的方向就是天体源的方向,所以我们可以找到这种加速器。

中日合作在西藏进行的asγ实验位于海拔4300米的西藏羊八井。它成立于1989年。它由中国科学院高能物理研究所、中国科学院国家天文台等12个国内合作单位和东京大学宇宙线研究所等16个日本合作单位组成。2014年,中日合作asγ实验团队在原宇宙线面阵的地下增加了一个地下murenkov探测器。综合利用地面和地下探测器阵列的数据,可以消除99.92%的宇宙线背景噪声,从而大大提高γ射线探测的灵敏度。这一次,通过两年的有效时间观测,中日合作团队从上述超新星踪迹方向测出了超过100万亿电子伏的超高能伽马射线。

作为西藏羊八井Asγ实验的后续项目,中国正在四川稻城拉萨索建设大面积高空宇宙线观测站。它的3/4阵列已经建成并投入使用。与asγ实验阵列相比,lhaso的能量范围和灵敏度提高了一个数量级以上,这将把宇宙线物理和超高能γ射线天文学推向一个新的高度。

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