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无明显来源,能量异常高,“天照”粒子:新的宇宙之谜


检测到的天照宇宙射线估计能量为244EeV,与迄今为止观测到的无明最高能宇宙射线相当。图片来源:大阪都立大学、显源新京都大学

科技日报记者 张梦然

一个高能粒子从太空坠落到地球表面,异常宇宙目前尚不清楚它来自何处,高粒甚至不清楚它到底是天照什么。这听起来像是无明科幻小说中的情节,但实际上是显源新科学现实。这种能量超过240艾电子伏特(EeV)的异常宇宙银河系外粒子,是高粒研究人员较早时间通过望远镜阵列实验的表面探测器探测到的,研究结果发表在最新一期《科学》杂志上。天照

超高能宇宙射线(UHECR)是无明来自太空的亚原子带电粒子,其能量大于1EeV,显源新大约是异常宇宙人造粒子加速器所能达到能量的100万倍。

罕见的高粒UHECR的起源被认为与宇宙中最具能量的现象有关,例如涉及黑洞、伽马射线暴和活动星系核。然而,关于这些粒子的物理和加速机制仍然未知,因为这种探测对仪器的收集能力要求非常高。

日本大阪都立大学副教授藤井敏博和一个国际科学家团队自2008年以来一直在进行望远镜阵列实验。这种专门的宇宙射线探测器由507个闪烁体表面站组成,覆盖了美国犹他州700平方公里的广阔探测区域。2021年5月27日,研究人员检测到一个能量水平高达244EeV的粒子。

鉴于该粒子的异常高能量,它的到达方向应该与其来源更紧密相关。然而,研究结果表明,它的到达方向没有显示明显的源星系或任何其他已知的天体。相反,它指向宇宙大尺度结构中的空洞——一个很少有星系“居住”的区域。这表明它拥有银河系外邻域的未知来源,又或是人们对相关高能粒子物理学的理解不完整。

在该粒子的众多候选名称中,藤井团队最终选定了以日本神话中的太阳女神“Amaterasu”(天照)来命名。“天照”粒子也许和太阳女神一样神秘,它从哪里来的?到底是什么?破解这些问题有望为阐明宇宙射线的起源铺平道路。

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