西藏ASgamma实验发现迄今最高能量宇宙伽玛射线 赏析古诗的方法

西藏ASgamma实验发现迄今最高能量宇宙伽玛射线 赏析古诗的方法

发布时间:实验团队利用我国西藏羊八井实验阵列发现迄今为止最高能量的宇宙伽玛射线,这些宇宙伽玛射线来自蟹状星云方向,能量高达(×电子伏特)(见图),比此前国际上正式发表的的最高能量高出倍以上。

这标志着超高能伽玛射线天文观测进入到以上的观测能段。 相关观测结果以为题,将于月下旬作为亮点文章在《物理评论快报》上发表。 ),1054年我国宋朝的天文学家详细记录了该超新星爆发现象,距离地球光年左右,其能量来源是位于其中的高速旋转的脉冲星,即蟹状星云脉冲星。 蟹状星云在全电磁波段均具有较高的亮度,因此科学家从射电、光学、射线直至伽玛射线的整个电磁波段对其进行了详细的观测和研究。 但是,随着光子能量的增加,光子流强越来越低,观测也越来越困难。

此前,国际上探测到的最高能量的伽玛射线为,是德国的实验团队发现了个以上的伽玛射线事例,超出宇宙线背景倍标准偏差,其中能量最高的约为(见图)。

  )相比,“蟹状星云”的电子加速能力至少高了上万倍。

    实验位于海拔米的西藏羊八井,年一期阵列建成并开始运行,后来多次升级改造,在银河系宇宙线的探测研究方面取得一系列重大发现。 年,合作组成员在现有平方米宇宙线表面探测阵列下面新增加有效面积平方米的地下缪子水切伦科夫探测器(见图),利用这种地下缪子水切伦科夫探测器的数据,能够剔除的宇宙线背景噪声(见图)。 合作组正是凭借地下水切伦科夫缪子探测器,使得西藏羊八井实验成为以上能区国际上最灵敏的伽玛射线天文台,并因此测得本次伽玛射线,后续的运行还有望发现更多的超高能伽玛射线源。

  实验的后续项目,探索极端宇宙国际合作大科学计划,其综合性能比现有的同类空间探测设备将有大幅度的提升,宇宙线物理和高能伽马射线天文也是该计划的主要科学目标。 和以及国内外的其他空间和高山天文台相结合,将对宇宙极端天体和过程开展全天空、全时域、多波段和多信使的立体观测研究,预期实施之后将取得更多和更重大的成果。

  实验由中国科学院高能物理研究所和日本东京大学宇宙线研究所共同主持。 此次发现是中日合作双方共同努力的结果。 该项目得到中国国家自然科学基金委员会、科学技术部、中科院及日本文部省、学术振兴会()等机构的支持。

实验在西藏年的建设与运行得到了西藏自治区各级政府及西藏大学的大力支持。   左图:西藏实验观测到蟹状星云方向100TeV以上的伽玛射线;右图:美国哈勃望远镜观测的蟹状星云图片(图片来自于NASA)。 左图:原初宇宙线进入地球大气后,与大气中的原子核发生相互作用产生空气簇射的示意图;右图:西藏实验观测到的最高能量伽玛射线的空气簇射在探测器上产生的密度分布,其中,黑点表示点阵探测器的位置,带颜色的圆的面积表示在探测器上触发的粒子数目密度,圆的颜色从蓝到红表示粒子到达探测器的时间从快到慢蓝色:快,红色:慢;箭头所指的前端表示空气簇射的中心,箭头的方向表示到来的空气簇射方向。   左:西藏羊八井实验组利用地下缪子探测器,能准确测量宇宙线空气簇射次级粒子中所含缪子数目,用于区分入射的高能宇宙线是质子、重原子核还是高能伽玛射线光子;中图和右图:由于伽玛光子产生的缪子数量远远少于质子和重原子核与空气作用所产生的缪子数量,因此可根据地下缪子探测器探测到的某个事例产生的缪子数量来甄别该事例是伽玛光子事例还是非伽玛光子事例;利用该创新性技术,羊八井实验能排除的非伽玛光子宇宙线事例,从而显著降低它们对高能伽玛光子探测的影响,实现了在以上能区的国际最高的伽玛射线探测灵敏度。 羊八井实验探测到了来自蟹状星云方向的个高度可靠的以上的伽玛射线事例。 我国西藏羊八井实验(左图:表面阵列;右图:地下水切伦科夫探测器)。

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