科技日報記者 李大慶
早在965年前，公元1054年，中國北宋至和元年，中國天文學家發現了金牛座的「客星」（超新星）的爆發，並且詳細記錄了這次天象。同時，在我們的鄰國日本，天文學家也記下了這次天文奇象。可謂千裡共「新星」。
7月3日，在北京中科院高能物理研究所舉行的發布會現場，與會專家在回答記者提問。新華社發（任暉 攝）
2019年7月3日，中日兩國科學家分別舉行新聞發布會，宣布中日合作團隊——西藏ASgamma實驗團隊利用中國西藏羊八井ASgamma實驗陣列，發現了迄今為止最高能量的宇宙伽瑪射線，能量高達450 TeV（萬億電子伏特）， 比此前已知的75TeV的最高能量還高出5倍以上。
這是西藏羊八井ASgamma實驗表面陣列（2013年5月攝）。中科院高能物理研究所提供
中日合作團隊發現的最高能量的伽瑪射線，來自著名的蟹狀星雲方向。而這個蟹狀星雲就是965年前中日兩國天文學家都觀測到的超新星爆發留下的遺蹟。
更高能量
宇宙線的能量，可以比人工加速的粒子能量更高。目前世界上最大的人工電子加速器加速的電子最高能量為0.2TeV。德國HEGRA切倫科夫望遠鏡實驗組探測到的國際上最高能量的伽瑪射線為75TeV。
此次中日科學家不但發現了超過100TeV的伽瑪射線，而且最高達到450TeV。
左圖:西藏ASgamma實驗觀測到蟹狀星雲方向100TeV以上的伽瑪射線（中科院高能物理研究所）；右圖:美國哈勃望遠鏡觀測的蟹狀星雲圖片（圖片來自於NASA）
蟹狀星雲距離地球6500光年左右，其能量來源是位於其中的高速旋轉的脈衝星，即蟹狀星雲脈衝星。蟹狀星雲在全電磁波段均具有較高的亮度，因此科學家在從射電、光學、X射線直至伽瑪射線的整個電磁波段對其進行了詳細的觀測和研究。
中科院高能物理所粒子天體物理中心研究員、ASgamma實驗發言人黃晶說，西藏羊八井ASgamma實驗位於海拔4300米的羊八井。1990年一期陣列建成並開始運行，後來多次升級改造，在銀河系宇宙線的探測研究方面做出了一系列重大發現。2014年，中日合作組成員在現有65000平方米宇宙線表面探測陣列的下面，新增加有效面積4200平方米的地下繆子水切倫科夫探測器。利用這種地下繆子水切倫科夫探測器的數據，能夠剔除99.92%的宇宙線背景噪聲。正是憑藉這一探測器，西藏羊八井ASgamma實驗成為100TeV以上能區國際上最靈敏的伽瑪射線天文臺，並因此而測得100TeV以上的伽瑪射線。
這是7月2日拍攝的西藏羊八井ASgamma實驗陣列。新華社記者 普布扎西攝
這是西藏羊八井ASgamma實驗陣列（7月2日無人機拍攝）。新華社記者 晉美多吉攝
這是西藏羊八井ASgamma實驗陣列的探測器單元（7月2日無人機拍攝）。新華社記者 普布扎西攝
這是西藏羊八井ASgamma實驗陣列（7月2日無人機拍攝）。新華社記者 普布扎西攝
研究人員認為，這些100TeV以上的伽瑪射線可能是更高能量的電子與周圍宇宙微波背景輻射光子發生「逆康普頓散射」的結果，而超高能電子、正電子則在蟹狀星雲的脈衝星風雲中產生。由此科學家推斷，「蟹狀星雲」是「銀河系內天然的高能粒子加速器」。它與目前世界上最大的人工電子加速器（加速電子最高能量0.2TeV）相比，「蟹狀星雲」的電子加速能力高了上萬倍。
打開「窗口」
100TeV以上的超高能伽瑪射線的發現後，中日合作組將相關的觀測結果以論文形式呈現。很快，國際權威的《物理評論快報》決定將於7月下旬把此論文作為亮點文章在該雜誌發表。
6月13日，ASgamma實驗發言人黃晶接到了《物理評論快報》編輯部的接收論文通知。3個小時之後，就有國外媒體給她打電話，要求對這一重大科技成果做專題採訪。其速度之快，令黃晶吃驚。
原來，《物理評論快報》有個習慣，會將即將發表的論文的摘要提前放到網站上。敏銳的國外記者發現後，即開始尋求採訪。
到現在，雖然論文還沒有正式公布，項目組成員也沒有接受媒體採訪，但這個成果已為業界廣泛知曉，並引起國際科技界的關注。德國著名的HESS實驗組發言人Prof. Aharonian就對這一成果給予高度評價，認為這是一個非常非常重要的結果。
7月2日，項目組成員劉茂元和高啟（左）在西藏羊八井ASgamma實驗陣列調試設備。新華社記者 李鑫攝
7月2日，項目組成員在西藏羊八井ASgamma實驗陣列調試設備。新華社記者 晉美多吉攝
發現100TeV以上的超高能伽瑪射線，被認為是打開了探索極端宇宙問題的新窗口。
「電子為什麼能加速到如此高的能量？此成果對這一領域的理論提出了挑戰。」南京大學教授陳陽說，它可能與條紋狀脈衝星風中的磁重聯有關。可以說，它是揭開宇宙線起源之謎途中的一個裡程碑。中科院高能物理所研究員張雙南也認為，對於這一成果，學術界還需要「消化」，還需要用理論模型進一步解釋。
來源：科技日報
編輯：朱麗
審核：王小龍