5月17日,我国重特大高新科技基础设施建设“高原地区宇宙线观测点(LHAASO)”公布全新成效:在银河系内发觉很多超高能宇宙加速器,并纪录到动能达1.4拍电子伏(PeV)的伽马光子(拍=千万亿),它是人们观察到的最大动能光子,提升了人们对银河系颗粒加快的传统式认知能力,打开了“超高能伽马天文学”时期。
此次报导的成效是根据早已完工的1/2经营规模探测设备不上一年的观察数据信息,把人们2019年才初次探测到“超高能”伽马放射线源总数提高到12个,提升了以往对银河系内的宇宙线网络加速器極限就在拍电子伏周边的推测,打开了“超高能伽马天文学”观察时期,说明年青的大品质星团、cf超新星遗址、脉冲星风云录等是银河系内加快超高能宇宙线的最好备选星体,有利于破译宇宙线发源这一“新世纪谜团”。LHAASO的结果显示,专家必须重新了解银河系高能粒子的造成、散播体制,进一步科学研究极端化星体状况以及有关的物理学全过程,并在极端化标准下检测基本上物理学规律性。
该科学研究工作中由中科院高能物理研究室带头的LHAASO国际交流组进行,这种发觉将于中国北京时间2021年5月17日23时发布在《自然》(Nature)。
因为“拍电子伏宇宙加速器(PeVatron)”周边造成的“超高能伽马光子”数据信号十分弱,就算是天上更为光亮且被称作“伽马天文学规范烛火”的蟹状星云,发送出去的动能超出1 PeV的光子在一年内落在一平方公里的总面积上也就1到两个,而这1到两个光子还被吞没在上万个一般的宇宙线例子当中。LHAASO的平方千米探测列阵内的1188个缪子探测器专业用以清除非光子数据信号,使之变成全世界最灵巧的超高能伽马放射线探测器。依靠这史无前例的敏感度,1/2经营规模的LHAASO探测设备仅用了11个月就探测到并证认了来源于蟹状星云的约1 PeV的伽马光子。值得一提的是,LHAASO探测设备仍在银河系内发觉了12个相近的源,她们都具备超高能光子辐射源,其能谱仪平稳地拓宽到PeV周边,在其中探测到的伽马光子的最大动能做到破纪录的1.4 PeV。
“这说明银河系内很多存有可将宇宙线加快到1PeV的‘拍电子伏特宇宙线网络加速器’,他们全是超高能宇宙线源的候选者,这就朝着处理宇宙线发源这一科学研究难点迈开了关键一步。”中国科学院高能物理研究室研究者曹臻说。
不难看出,LHAASO的本次科学研究成效在宇宙线发源的科学研究过程中具备里程碑式实际意义,从总体上有下列三个层面的科学研究提升:
1) 揭露了银河系内普遍现象可以将颗粒动能加快超出1 PeV的宇宙加速器。
人们在地球上修建的较大网络加速器(欧洲核子研究中心的LHC)只有将颗粒加快到0.01拍电子伏。银河系内的宇宙线网络加速器存有动能極限是个“基本常识”,以往推测的極限就在拍电子伏周边,进而推测的伽马放射线能谱仪在0.1 拍电子伏周边会出现“断开”状况
本次LHAASO的观察結果提升了当今时兴的理论模型所声称的银河系宇宙线加快PeV动能極限。另外,LHAASO发觉银河系内很多存有PeV宇宙空间加快源,也朝着处理宇宙线发源这一科学研究难点迈开了尤为重要的一步。
2)打开“超高能伽马天文学”时期。伴随着LHAASO的完工和不断持续的数据信息累积,能够 预料这一最大动能的天文学科学研究将给大家呈现一个充斥着奇特状况的不明的“超高能宇宙空间”,为探索世界极端化天体物理状况给予丰富多彩的数据信息。
因为宇宙膨胀造成的情况辐射源无处不在,他们会消化吸收高过1 PeV的伽马放射线。到银河系之外,即便 造成了PeV伽马放射线,因为情况辐射源光子的比较严重消化吸收,大家也接纳不上这种PeV伽马放射线。LHAASO开启银河系PeV辐射源探测对话框,针对科学研究漫长的宇宙空间也具备独特实际意义。
3)PeV光子的探测是伽马天文学的一座里程碑式,安装着伽马天文学界的理想,一直以来一直是伽马天文学发展趋势的强劲推动力。本次发觉中,动能超出1 PeV的伽马放射线光子首现天鹅座地区和蟹状星云,研究意义重特大。
天鹅座行星产生区是银河系在北天区最靓的地区,有着好几个大品质行星星团,大品质行星的使用寿命仅有几千万年,因而星团內部充满了行星暮暮朝朝的强烈主题活动,具备繁杂的强激波自然环境,是理想化的宇宙线加快场地,被称作“颗粒天体物理试验室”。LHAASO在天鹅座行星产生区初次发觉PeV伽马光子,促使这一原本就备受关注的地区变成找寻超高能宇宙线源的最好天区。这一地区将是LHAASO及其有关的多股票波段、多太阳龙宝宝天文学观察机器设备关心的聚焦点,有希望变成解除“新世纪谜团”的突破点。
在历史上对蟹状星云很多的观察科学研究,使之变成基本上唯一具备清晰辐射源体制的规范伽马放射线源,超越22个数量级的光谱仪精准测量清晰地说明其电子加速器的代表性特点。殊不知,LHAASO测出的超高能光谱仪,尤其是PeV动能的光子,比较严重挑戰了这一较高能天体物理的“标准模型”,甚至是对更为基本上的电子器件加快基础理论明确提出了挑戰。
高原地区宇宙线观测点(LHAASO)是以宇宙线观察科学研究为关键的我国重特大高新科技基础设施建设,坐落于四川省稻城县海拔高度4410米的海子山,占地约1.36平方千米,现阶段仍处在建设中。方案于2021年,LHAASO列阵将所有完工,变成国际性领跑的超高能伽马探测设备,资金投入长期性运作,从好几个层面进行宇宙线发源的探究性科学研究。
在本次的成效发觉中,LHAASO开发设计了远距离时钟同步技术性、多种多样开启方式并行处理等尖端科技、硅放电管的初次规模性应用、超大型感光总面积微安全通道板光电倍增管等优秀探测技术性,进一步提高了伽马放射线精确测量的空间分辨率,做到了更低的探测阈能,使人们在探寻更加深入的宇宙空间、更高效率能量的放射线等层面,都做到史无前例的水准。LHAASO也为进行空气、自然环境、空间天气等最前沿交叉科学科学研究给予了关键试验服务平台,并变成多边合作国际交流一同进行高质量科学研究的科学研究产业基地。