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穿越24億光年!“拉索”精確測量迄今最亮伽馬射線暴高能輻射能譜

發(fā)布時間:2023-11-16 10:08:00來源: 央視新聞客戶端

  國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“高海拔宇宙線觀測站(LHAASO)”(簡稱“拉索”)正式發(fā)布了迄今最亮的伽馬射線暴(簡稱“伽馬暴”,編號GRB 221009A)的高能伽馬輻射的精確能譜,該結(jié)果挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的伽馬暴余輝的標準輻射模型,揭示出宇宙背景光在紅外波段強度低于預(yù)期。同時,該能譜為檢驗愛因斯坦相對論的適用范圍、探索暗物質(zhì)候選粒子——軸子等新物理研究方面提供了重要信息。相關(guān)結(jié)果于北京時間11月16日在《科學進展》(Science Advances)上發(fā)表,由中國科學院高能物理研究所牽頭的拉索國際合作組完成。

  伽馬暴是來自天空中某一方向的伽馬射線突然增強的閃爍現(xiàn)象,是宇宙大爆炸之后最劇烈的天體爆炸現(xiàn)象,最早在1967年被發(fā)現(xiàn),2019年以來人類發(fā)現(xiàn)了3例伽馬暴輻射光子的最高能量達到1 TeV(1 TeV=1萬億電子伏特)。2022年10月9日拉索記錄到來自伽馬暴GRB 221009A是史上最亮伽馬暴,在60年的伽馬暴研究歷史上具有里程碑意義。

  高能伽馬光子在飛行時會被宇宙中彌漫的背景光吸收,伽馬光子能量越高,被吸收得越強烈。反過來,根據(jù)伽馬射線被吸收的程度,也可以研究宇宙背景光的強度與性質(zhì)。GRB 221009A的極高亮度使我們有機會探測到來自24億光年外宇宙深處所產(chǎn)生的高能伽馬光子,這一結(jié)果將促使人們重新考慮宇宙中星系的形成和演化過程。

  如果標準的宇宙演化模型正確,宇宙背景光對高能伽馬光子的吸收低于理論預(yù)期也可能意味著存在某種超出當前粒子物理標準模型的新物理機制。比如,作為愛因斯坦狹義相對論基礎(chǔ)的洛倫茲對稱性如果有非常微小的破壞,這種效應(yīng)在伽馬光子24億光年的長距離飛行中就會被放大為可觀測現(xiàn)象,從而能夠解釋拉索觀測到的高能伽馬能譜。另一方面,軸子是標準模型之外的一種新粒子,也是當前被廣泛討論的暗物質(zhì)候選粒子之一,軸子的存在也可以解釋拉索觀測到的高能伽馬光子弱吸收現(xiàn)象。如今拉索發(fā)布了最亮伽馬暴的精確伽馬光子能譜,開啟了新物理探索之門,預(yù)期將會引發(fā)更多相關(guān)物理研究。

  拉索是國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施,位于四川省稻城縣海拔4410米的海子山,是由5216個電磁粒子探測器和1188個繆子探測器組成的一平方公里地面簇射粒子探測器陣列、7.8萬平方米水切倫科夫探測器陣列以及由18臺廣角切倫科夫望遠鏡組成的復(fù)合陣列。拉索于2021年7月建成并開始高質(zhì)量穩(wěn)定運行,是國際上最靈敏的超高能伽馬射線探測裝置,具有大視場和全天候的特點,每天可以監(jiān)視2/3的天區(qū)范圍,這次發(fā)現(xiàn)充分體現(xiàn)了拉索國際領(lǐng)先的靈敏度和獨特優(yōu)勢。(總臺央視記者 鄭瑋瑋)

(責編:李雨潼)

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