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最强宇宙伽马射线造访地球
http://www.CRNTT.com   2019-07-11 10:10:48


 
  “羊八井的高度和大气活动十分有利于做宇宙线成分和能谱的测量,尤其是100TeV级以上的超高能宇宙线。因为,海拔高地区大气的遮蔽作用小,更适合探测伽马射线产生的簇射,有利于捕捉伽马射线。”黄晶解释。

  此前,国际上探测到的最高能量伽马射线为75TeV,由德国的切伦科夫望远镜HEGRA实验组观测到。有部分物理理论认为,伽马射线不可能加速到100TeV以上。经过几十年坚持不懈努力,此次,中日合作ASgamma实验团队发现了24个100TeV以上的伽马射线事例,超出宇宙线背景5.6倍标准偏差。其中,能量最高的高达450TeV。这一发现,标志着人类对超高能伽马射线的天文观测首次进入到100TeV以上的观测能段。物理学家们认为,该成果是人类“揭开宇宙线起源之谜途中的一个里程碑”。

  “这些100TeV以上的伽马射线,可能是更高能量的电子与周围宇宙微波背景辐射光子发生逆康普顿散射的结果。而超高能电子、正电子则在蟹状星云的脉冲星风云中产生。正是这些超高能的电子赋予伽马射线能量,让这些伽马射线加速到100TeV以上,到达地球并被我们实验所观测到。”由此,黄晶等人推断,蟹状星云是“银河系内天然的高能粒子加速器”,与目前世界上最大的人工电子加速器(加速电子最高能量0.2TeV)相比,它的电子加速能力至少高了上万倍。

  “利器”升级助力科学发现

  本次重大天文现象的发现在科学界引起很大反响。这个成果与西藏羊八井ASgamma实验的30年不懈坚持有着密不可分的关系。西藏羊八井ASgamma实验位于海拔4300多米的西藏羊八井地区,1990年一期阵列建成并开始运行。后多次升级改造,在银河系宇宙线的探测研究方面,做出了一系列重大发现。

  2014年,合作组成员在现有6.5万平方米宇宙线表面探测阵列下面,新增加了有效面积达3400平方米的地下缪子水切伦科夫探测器。表面探测阵列主要用来探测宇宙线空气簇射的次级带电粒子;地下缪子水切伦科夫探测器阵列则主要用来探测次级粒子中的缪子数目。由此,西藏羊八井ASgamma实验可剔除99.92%的宇宙线背景噪声,从而得到超高能量的伽马射线。正是凭借新开发的这个埋在地下2.5米深处的新探测器,西藏羊八井ASgamma实验得以成为100TeV以上能区国际上最灵敏的伽马射线天文台,并因此首次实现100TeV以上伽马射线的观测。
 


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