采访人员日前从中国科学院高能物理研究所获悉 ， 中日合作团队利用我国西藏羊八井ASγ实验阵列 ， 发现超高能宇宙线加速候选天体 。 这一发现为解开超高能宇宙线的起源之谜打开了重要窗口 ， 相关观测结果近日在《自然·天文》发表 。
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西藏ASγ实验观测到超新星遗迹（SNR） G106.3+2.7附近10TeV以上的伽马辐射图像 ， 伽马能量延续到100TeV以上 。 图片由中国科学院高能物理研究所提供
对超高能宇宙线来源的探索 ， 一直是困扰科学家们的难题 。 由于宇宙线带电荷 ， 在传播过程中会受到银河系磁场影响发生偏转 ， 到达地球时方向已经不再指向源头 。 因此 ， 无法通过宇宙线的方向寻找其源头 ， 超高能宇宙线的起源问题也成了一个谜 。
不过 ， 宇宙线在其源头被加速后可能与附近的分子云发生碰撞 ， 产生中性π介子 ， 随后π介子衰变产生伽马射线 。 由于伽马射线不带电荷 ， 沿直线传播 ， 因此观测到的伽马射线到达方向就是该天体源方向 。 这为寻找超高能宇宙线的起源带来了希望 。 但由于对伽马射线观测的灵敏度、精度不足 ， 此前世界上还没有任何一个实验组找到满足条件的天体 。
此次 ， 科学家通过有效时间长达2年的观测 ， 测量到了来自超新星遗迹G106.3+2.7方向的超过100万亿电子伏特的超高能伽马射线 ， 这些伽马射线可能是被超新星遗迹 G106.3+2.7中的激波加速到PeV（比地球上人造加速器的最高能量高100倍）的宇宙线与附近的分子云碰撞产生的 。 超新星遗迹 G106.3+2.7因此成为银河系中一个候选的“拍电子伏特宇宙线加速器” ， 为解开超高能宇宙线起源的世纪之谜打开一个宝贵窗口 。
ASγ实验阵列位于海拔4300米的西藏羊八井 。 2014年 ， 中日合作ASγ实验团队在原有的宇宙线表面阵列的地下增设了占地4500平方米的创新型地下缪子水切伦科夫探测器 ， 可排除99.92%的宇宙线背景噪声 ， 从而大大提高了探测伽马射线的灵敏度 。
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西藏ASγ实验表面阵列（左图）和地下缪子水切伦科夫探测阵列（右图） 。 图片由中国科学院高能物理研究所提供
【宇宙|“天外来客”来自何方？西藏ASγ实验发现超高能宇宙线加速候选天体】作为西藏羊八井ASγ实验的后续项目 ， 我国正在四川稻城建设观测能量范围更大、灵敏度更高的高海拔宇宙线观测站“拉索”（LHAASO） ， 有望把宇宙线物理和超高能伽马射线天文研究推进到一个新高度 。 （徐鹏航）
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