中國和日本科學家周五宣布,他們已經找到了“明確的證據”,證明在我們的銀河系中存在迄今為止已知強大的宇宙加速器 PeVatron,但 PeVatron 究竟是什么以及它的工作原理仍然存在
PeVatron 能夠將粒子加速到驚人的 1 PeV 能級,即 100 億電子伏特,是達到的高能級的 100 倍
這一發現標志著揭示高能宇宙射線起源的一個關鍵里程碑——高能和帶電粒子,包括在附近行進的質子和原子核。 專家說,光速。 研究結果將于周一發表在《物理評論快報》雜志上。
自 1912 年發現以來,科學家們一直在努力尋找這些神秘太空旅行者的起源和加速機制, 該研究的合著者、中國科學院高能物理研究所研究員黃靜說。
因此,宇宙加速器是如何工作的 被美國國家研究委員會列為 21 世紀 11 大科學問題之一。
“雖然我們還沒有找到宇宙射線的起源,但這些發現和 我們在此過程中所做的努力極大地加速了粒子物理學的發展,”黃說。
科學家假設超新星爆炸、宇宙中的恒星形成區域或超大質量黑洞位于 銀河系中心是 PeVatron 的候選者,但沒有一個得到觀測證據的證實。
這主要是因為大多數宇宙射線都帶有電荷,因此來自天體和事件的磁場可以改變粒子在太空??中飛行的路徑,這使得追蹤它們的起源變得困難,黃
然而,南京大學天體物理學教授王向宇說,宇宙射線可以與星際介質的稀薄氣體相互作用。
這種相互作用會產生伽馬射線,這是電磁波譜中能量高的一種波,大約只有原始宇宙射線能量的 10%。
由于伽馬射線 射線是電中性的,它們不受磁場的影響。 王說,再加上其巨大的穿透力,科學家們相信他們可以通過研究超高能伽馬射線來判斷 PeVatron 在宇宙中的位置。
但是這種方法也有局限性。 首先,伽馬射線的能量越高,它們就越稀有。 其次,伽馬射線需要靈敏的儀器來探測它們,黃說。
自 1990 年以來,來自中國和日本的數十名研究人員一直在尋找難以捉摸的高能伽馬射線。 西藏自治區羊八井海拔4300米,在西藏ASgamma實驗中。
多年來,該實驗的天文臺由500多個探測器組成,覆蓋約 65000平方米的地下粒子探測器,在銀河系的銀盤區域發現了23條能量級超過398萬億電子伏特的超高能宇宙伽馬射線。
能量記錄為 957 萬億電子伏特,接近 1 PeV 大關,這是伽馬射線光子的新世界紀錄。
讓科學家們驚訝的是,這些伽馬射線 并沒有回溯它們的來源,而是以某種方式遍布整個銀河系。 這促使科學家推測,多個 PeVatron 可能是在我們的銀河系中產生具有極高能量水平的不同伽馬射線的原因。
“這些由 PeVatron 產生的宇宙射線可能已被捕獲 被我們銀河系的磁場所吸引,并在其中反彈了數百萬年,”黃說。
“伽馬射線就像 PeVatrons 的宇宙足跡。我們現在知道一個事實 它們存在,但究竟是什么天體對 PeVatron 負責,銀河系中有多少仍然是個謎。”