科学家新发现“天照粒子” 来源神秘

Daphane

來源:大纪元



高能宇宙射线艺术假想图。（ShutterStock）

【大纪元2023年11月26日讯】（大纪元记者夏雨综合报导）一种神秘的高能粒子从太空落到地球表面，人类不清楚它来自哪里，甚至不清楚它到底是什么。这听起来像是科幻小说情节，但却是实实在在发生的事情。

太空科学家一直在寻求了解强大宇宙射线神秘的起源。最近，科学家发现一种极其罕见的超高能粒子，他们认为这种粒子来自银河系之外，而且是宇宙局部的一片空洞或虚空的地带。

这项新研究周四发表在《科学》期刊上。研究发现，这种肉眼看不见的亚原子粒子的能量，可以与迄今为止观测到的、能量最高的宇宙射线相媲美，即1991年检测到的“Oh-My-God”粒子。

宇宙射线是带电粒子，穿越太空并不断落在地球上。低能量的宇宙射线可以从太阳发出，但极高能量的宇宙射线则是例外。人们认为它们来自其它星系，也就是银河系以外。

最近发现的这种粒子被称为“天照粒子”（Amaterasu Particle），以日本神话中的太阳女神命名，是由位于犹他州西部沙漠的宇宙射线探测器望远镜阵列（Telescope Array）发现的。

CNN网站11月23日报导，研究合著者、犹他大学研究教授约翰·马修斯（John Matthews）说：“如果你伸出手，每秒都会有一束（宇宙射线）穿过你的手掌，但这些确实是低能量的东西。”

“当你接触到这些真正高能量的（宇宙射线）时，它更像是每世纪中每平方公里才有一个。它永远不会经过你的手。”他说。也就是说，每个世纪到达地球每平方公里的这种粒子不到一个。

经过多年的研究，科学家对这些高能粒子的确切起源仍然不清楚。虽然科学家认为与宇宙中最有活力的现象有关，例如那些涉及黑洞、伽马射线爆发和活跃星系核的现象，但他们发现这种粒子仿佛起源于虚空或空洞的宇宙空间，那里没有剧烈的天体运动。

“天照粒子”

宇宙射线探测器望远镜阵列于2008年开始运行，由507个乒乓球桌大小的表面探测器组成，覆盖面积700平方公里（270平方英里）。据介绍，它已经观测到三十多种超高能宇宙射线，但没有一个比天照粒子更大，天照粒子于2021年5月27日袭击了犹他州上空的大气层，将次级粒子倾泻到地面，并被探测器捕获。该粒子是日本大阪市立大学的天文学家藤井俊弘（Toshihiro Fujii）发现的。

“你可以看看……有多少粒子撞击每个探测器，这会告诉你初级宇宙射线的能量是多少。”马修斯说。

这起宇宙射线事件触发了23个表面探测器，计算出的能量约为244EeV。三十多年前侦测到的“Oh-My-God”的能量EeV（亿电子伏特）。

作为参考，1EeV等于10亿电子伏特，因此天照粒子的能量达到244,000,000,000,000,000,000电子伏特。相比之下，根据NASA的数据，极光中电子的典型能量为40,000电子伏特。

CNN报导，纽约大学物理学教授格伦尼斯·法勒（Glennys Farrar）解释说，超高能量宇宙射线携带的能量，比任何人造粒子加速器（例如大型强子对撞机）多出千万倍。

“我们需要的是一个磁场非常高的区域——就像一个超大的大型强子对撞机，但又是自然形成的。所需的条件非常特殊，因此来源非常非常罕见，而且粒子会消散到浩瀚的宇宙中，因此粒子撞击地球的机会很小。”法拉尔表示。他没有参与这项研究。

神秘来源

这些超高能粒子的来源一直令科学家感到困惑。

马修斯表示，记录到的两束最强大宇宙射线似乎“有点随机”——当追溯它们的轨迹时，似乎没有任何高能足以产生这样的粒子。具体来说，天照粒子似乎起源于宇宙局部的虚空区域，这是一个与银河系接壤的空白空间区域。

他表示，这两个最高能量的事件，刚刚发现的“天照粒子”以及“Oh-My-God”粒子，它们的来源似乎没有指向任何东西。拥有可见望远镜的天文学家看不到任何能够产生此类粒子的真正巨大和剧烈的天体运动。

“它来自一个看起来像（宇宙）局部的空洞区域。到底是怎么回事呢？”