中日科学家首次发现超高能宇宙线源存在于银河系的证据

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  近日，中日合做西藏 ASγ实行不雅测到迄今为止最高能量的弥集伽马射线辐射，最高能量达 957 TeV, 接近 1PeV (1000万亿电子伏特)；这些超高能伽马射线的标的目标并出有指向已知的低能段伽马射线源，而是弥漫分布在银盘（银河系在天空的投影）上。这是国际上首次发现拍电子伏特宇宙线加速器（“PeVatron”）在银河系中存在的证据。该结果被好国物理教会（APS）评论为研究高能宇宙线去源“世纪之迷”的里程碑。

  △西藏ASγ实行团队不雅测到的超高能弥集伽马射线事例在银道坐标系下的分布

  高能宇宙线去源是一个世纪未解之谜，被好国国家研究委员会列为21世纪11个最前沿的科教问题之一。宇宙线是去自宇宙空间的高能粒子流，首要由质子和其他本子核构成。一般低于几个 PeV能量的宇宙线被认为首要产生于银河系内，而能将宇宙线加速到 PeV 能量的天体也被称为是“拍电子伏特宇宙线加速器”。根据实际模型，超新星遗址、恒星构成区和银河系中央的超大质量黑洞等是候选的“PeVatrons”，但迄今为止并出有任何一个“PeVatrons”获得不雅测证实，其首要艰巨在于，带电的高能宇宙线粒子在银河系传布的过程中其运动标的目标会被磁场偏偏转，没法通过直接探测搜觅其源头标的目标。

  △我国西藏羊八井ASγ实行（左图：ASγ中表阵列；右图：地下火切伦科夫探测器）

  高能宇宙线在传布过程中取星际介质碰撞可以产生能量约为宇宙线母粒子能量十分之一的高能伽马射线；高能伽马射线不带电，沿直线传布。这次ASγ实行在银盘上发现超高能弥集伽马射线，其能谱特征取PeV能量宇宙线和银河系分子云碰撞产生伽马射线的模型预言相符，就像是 “PeVatron” 在银河系内留下的一串串“萍踪”，是“PeVatron”存在于银河系的紧张证据。

  今年3月2日，西藏 ASγ实行发布了另一个相关的紧张研究成果，首次发现超新星遗址 SNR G106.3+2.7 标的目标存在超过100TeV的伽马射线。这些伽马射线的能量及空间分布特征表明 SNR G106.3+2.7是目前为止在银河系中发现的最可能的 “PeVatron”候选天体。相关不雅测结果在《自然天文》正式发表。

  ASγ实行组由中科院高能物理研究所、中科院国家天文台等国内12个合做单位和日本东京大教宇宙线研究所等16个日方合做单位构成。在本项工做中，ASγ实行组综合应用地里和地下探测器阵列的数据，将100TeV以上的宇宙线布景噪声压低到百万分之一,从而极大地提高了伽马射线探测的灵活度。这是ASγ实行近年去取得系列庞大发现的枢纽手艺基础。

  综合起去，ASγ实行的这两项紧张结果，分别从“PeVatron”的候选天体和超高能弥集伽马射线在银河系内的空间分布结果表明PeV宇宙线加速器在银河系内存在，是朝着解开高能宇宙线去源的世纪之谜迈出的紧张一步。