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发布日期:2021年5月25日
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中国科大LHAASO观测揭示银河系中超高能宇宙线起源

本报讯  宇宙线是星际空间中的相对论性粒子,它贡献了星际介质1/4的能量密度,调控了星际化学和恒星形成过程,同时也是暗物质间接观测的重要媒介。但是自宇宙线100多年前被发现以来,其起源一直成谜。日前,中国科大近代物理系,天文学系以及核探测与核电子学国家重点实验室参与的高海拔宇宙线观测站(LHAASO)实验在银河系中发现了12个能把宇宙线加速到1千万亿电子伏特以上的加速源,从而为宇宙线起源这一问题的解决带来了突破性进展。成果发表于国际著名学术期刊《自然》。

在宇宙线起源的研究方面,国内外学者提出了多种观点和假说。

LHAASO阵列由于其对超高能伽马射线前所未有的灵敏度,成为研究这个问题的理想工具。尽管还没有完全完成建设,但一半LHAASO阵列在11个月的观测后已经在银盘上观测到了12个在一百万亿电子伏特以上具有7倍标准偏差以上置信度的超高能伽马射线源(如图)。如此高能量的伽马射线只可能由PeV能量以上宇宙线质子或电子与星际介质相互作用而产生。这位PeVatron在银河系中的大量存在提供了直接的证据。同时,这也是人类首次在超高能伽马射线能段探测到如此多的天体,打开了超高能伽马射线天文学的新窗口。

我校物理学院近代物理系与核探测与核电子学国家重点实验室李澄、唐泽波、江琨团队在LHAASO实验中负责WCDA和KM2A阵列缪子探测器核心部件——大尺寸光敏探头的研制,安琪、赵雷、曹喆团队负责WCDA阵列大尺寸光敏探头读出电子学系统的设计、制造和安装,天文学系的杨睿智参与了数据分析工作,主持了多波段数据的收集和对观测数据的理论解释工作,也是论文通讯作者之一。

“高海拔宇宙线观测站(LHAASO)”位于四川省稻城县海拔4410米的海子山,由中科院高能物理研究所,中国科大,清华大学等25家国内外单位合作建设。

 (物理学院 中科院核探测与核电子学国家重点实验室 )