中国科学家观测到迄今最高能量光子 开启“超高能伽马天文学”时代 到底是什么状况？

国家重大科技基础设施“高海拔宇宙线观测站（LHAASO）”，在银河系内发现大量超高能宇宙加速器，并记录到最高1.4拍电子伏的伽马光子（拍=千万亿），这些发现将于2021年5月17日发表在《Nature》（《自然》）杂志上。

科学家们发现了能量超过拍电子伏的光子，来自天鹅座内非常活跃的恒星形成区，还发现了12个稳定超高能伽马射线源，能量一直延伸到1拍电子伏附近，这是位于LHAASO视场内、银河系内最明亮的一批伽马射线源，测到的伽马光子信号高于周围背景7倍标准偏差以上，射线源的位置测量精度优于0.3°。

这次观测积累的数据还很有限，但所有能被LHAASO观测到的源，它们都具有0.1拍电子伏以上的伽马辐射，也叫“超高能伽马辐射”。这表明银河系内遍布拍电子伏加速器，而人类在地球上建造的最大加速器（欧洲核子研究中心的LHC）只能将粒子加速到0.01拍电子伏。银河系内的宇宙线加速器存在能量极限是个“常识”，从而预言的伽马射线能谱在0.1拍电子伏以上有“截断”现象。LHAASO的发现完全突破了这个“极限”，大多数源没有截断。

这些发现开启“超高能伽马天文学”时代，表明年轻的大质量星团、超新星遗迹、脉冲星风云等是银河系超高能宇宙线起源的最佳候选天体，有助于破解宇宙线起源这个“世纪之谜”。科学家们也需要重新认识银河系高能粒子的产生、传播机制，探索极端天体现象及其相关的物理过程并在极端条件下检验基本物理规律。

高海拔宇宙线观测站尚在建设中，这次成果是基于已经建成的1/2规模探测装置，在2020年内11个月的观测结果，由中国科学院高能物理研究所牵头的LHAASO国际合作组完成。