“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

西藏羊八井ASgamma实验表面阵列（2013年5月摄）。 新华社发

记者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。

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。

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。据新华社

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