中国日报北京11月16日电 近来，国家严重科学技术根底设施高海拔世界线观测站（LHAASO）（简称拉索）正式发布了迄今最亮的伽马射线暴（简称伽马暴，编号GRB 221009A）的高能伽马辐射的准确能谱，该成果应战了传统的伽马暴余辉的规范辐射模型，提醒出世界布景光在红外波段强度低于预期。一起，该能谱为查验爱因斯坦相对论的适用规模、探究暗物质候选粒子——轴子等新物理研讨方面供给了重要信息。相关成果于美国东部时刻11月15日在《科学发展》（Science Advances）上宣布，由中国科学院高能物理研讨所牵头的拉索世界合作组完结。
伽马暴是来自天空中某一方向的伽马射线忽然增强的闪耀现象，是世界大爆破之后最剧烈的天体爆破现象，最早在1967年被发现，2019年以来人类发现了3例伽马暴辐射光子的最高能量到达1 TeV（1 TeV=1万亿电子伏特）。2022年10月9日拉索记载到来自伽马暴GRB 221009A高达10 TeV以上的伽马光子，在60年的伽马暴研讨前史上具有里程碑含义。GRB 221009A是史上最亮伽马暴，发生于一颗比太阳重20多倍的大质量恒星在燃料耗尽时的塌缩爆破，此前拉索精密丈量了其TeV辐射随时刻完好的改变行为，确认了其辐射起源于余辉辐射，并提醒了记载到此伽马暴前史最亮的成因，相关成果于2023年6月在《科学》（Science）上宣布。在伽马暴规范模型中，余辉辐射起源于以挨近光速飞翔的爆破物与周围环境气体物质的磕碰，磕碰发生的高速激波会把电子加快到十分高的能量，这些电子进一步碰击周围的光子成为高能伽马辐射。理论上这种辐射的光子能量越高，其辐射强度就衰减得越快，但本次拉索对其辐射能谱的准确丈量却发现伽马暴辐射一向延伸到13 TeV，如附图所示。该能谱对伽马暴余辉规范模型提出了应战，预示着伽马暴余辉的10TeV左右光子或许发生于更杂乱的粒子加快进程或许存在新的辐射机制。
高能伽马光子在飞翔时会被世界中充满的布景光吸收，伽马光子能量越高被吸收得越激烈，这便是拉索能够勘探到来自银河系内天体的PeV（1 PeV=1000TeV）伽马光子，却很难勘探到来自悠远伽马暴10TeV光子的原因。反过来，依据伽马射线被吸收的程度，也能够研讨世界布景光的强度与性质。世界布景光是世界中不同间隔场所有的星系辐射产品的总和，与世界演化密切相关。GRB 221009A的极高亮度使咱们有时机勘探到来自24亿光年外世界深场所发生的高能伽马光子。依照现在的世界演化模型，1 TeV伽马光子飞翔24亿光年被布景光吸收的概率约为80%，而10 TeV伽马光子被吸收的概率则超越99.5%。本次根据拉索丈量的准确能谱，推算出世界布景光对高能伽马光的吸收低于预期，红外波段世界布景光强度仅为现有世界学模型预期的40%左右。这一成果将促进人们重新考虑世界中星系的构成和演化进程。
另一方面，假如规范的世界演化模型正确，世界布景光对高能伽马光子的吸收低于理论预期也或许意味着存在某种超出当时粒子物理规范模型的新物理机制。比方，作为爱因斯坦狭义相对论根底的洛伦兹对称性假如有十分细小的损坏，这种效应在伽马光子24亿光年的长间隔飞翔中就会被放大为可观测现象，然后能够解说拉索观测到的高能伽马能谱。另一方面，轴子是规范模型之外的一种新粒子，也是当时被广泛评论的暗物质候选粒子之一，轴子的存在也能够解说拉索观测到的高能伽马光子弱吸收现象。现在拉索发布了最亮伽马暴的准确伽马光子能谱，敞开了新物理探究之门，预期将会引发更多相关物理研讨。
拉索是国家严重科学技术根底设施，坐落四川省稻城县海拔4410米的海子山，是由5216个电磁粒子勘探器和1188个缪子勘探器组成的一平方公里地上簇射粒子勘探器阵列、7.8万平方米水切伦科夫勘探器阵列以及由18台广角切伦科夫望远镜组成的复合阵列。拉索于2021年7月建成并开端高质量安稳运转，是世界上最活络的超高能伽马射线勘探设备，具有大视场和全天候的特色，每天能够监督2/3的天区规模，这次发现足够体现了拉索世界抢先的活络度和共同优势。
|
