中国接收到天鹅座光子 突破传统认知

中国科学院高能物理研究所和施普林格自然出版署在北京联合发布:重大科技基础设施国家高海拔宇宙线天文台在银河系发现大量超高能宇宙加速器，记录到能量为1.4千万亿电子伏(petaflops = petaflops)的伽马光子，这是人类观测到的最高能量光子，突破了银河系粒子加速的传统认知，开启了超高能伽马天文学时代。

这些发现发表在5月17日的国际学术期刊《自然》上。该研究工作由中国科学院高能物理研究所牵头的高海拔宇宙线天文台国际合作组完成。

高海拔宇宙线天文台，英文缩写为LHAASO，是以宇宙线观测和研究为核心的国家重大科技基础设施。位于四川省稻城县海子山，面积约1.36平方公里。其核心科学目标是探索高能宇宙线的起源、相关的宇宙演化和高能天体活动，寻找暗物质；在宇宙中，尤其是银河系中广泛寻找伽玛射线源，等等。

高海拔宇宙线天文台合作组发言人、中国科学院高能物理研究所研究员曹震今日表示，高海拔宇宙线天文台仍在建设中。这一成果是基于已经建成的1/2比例的探测装置，以及2020年11个月的观测数据。科学家发现，最高能量的光子来自天鹅座中非常活跃的恒星形成区，还发现了12个稳定的伽马射线源。光子能量扩展到大约1拍电子伏特，这是位于LHAASO视野中银河系中最亮的一批伽马射线源。测得的伽马光子信号高于背景7倍以上的标准偏差，源的位置测量精度优于0.3。

“虽然这次使用的数据仍然非常有限，但LHAASO能够观测到的所有来源都有0.1 PETA电子伏以上的伽马辐射，也称为‘超高能伽马辐射’。”曹真说，这说明银河系到处都是千万亿次加速器，而人类在地球上建造的最大加速器只能将粒子加速到0.01千万亿次。

银河系的宇宙射线加速器有能量极限，这是“常识”。以前预测的极限在拍电子伏附近，所以预测的伽马射线谱会在0.1拍电子伏附近被“截断”。LHAASO的结果完全突破了这个“极限”。

曹震说，这些发现开启了超高能伽马天文观测时代，表明年轻大质量星团、超新星遗迹和脉冲星是银河系中加速超高能宇宙线的最佳候选天体，有助于解决宇宙线起源的“世纪之谜”。LHAASO的结果表明，科学家需要重新认识银河系高能粒子的产生和传播机制，进一步研究极端天体现象和相关物理过程，检验极端条件下的基本物理规律。

来自中科院高能物理研究所的消息称，高空宇宙线天文台主体工程于2017年开工建设，2019年4月完成四分之一规模建设并投入科学运行。2020年1月，高空宇宙线观测站完成1/2比例尺建设并投入运行。同年12月，完成3/4规模的建设并投产。2021年将建成高空宇宙线观测站阵列，成为世界领先的超高能伽马探测器，并投入长期运行。