在追求“更高
、更快、更強”上
，高能物理學家跟運動員可能沒有什麼區別。在全球各地


，一個個大型加速器日夜不停地運轉著，試圖揭開更多的科學秘密。

　　不過，宇宙似乎總是能輕而易舉地將人類“秒殺”。7月3日
，中國科學院高能物理研究所在北京宣布，中日合作實驗團隊利用我國西藏羊八井ASgamma實驗陣列，於近日發現了迄今為止最高能量的宇宙伽馬射線


，比此前國際上正式發表的最高能量高5倍。相關論文已被《物理評論快報》推選為高亮點論文，並將於7月下旬在線發表。

　　熱氣球帶來的未解之謎

　　1912年
，奧地利物理學家維克托·赫斯帶著自己設計的儀器，坐著熱氣球
，飛上了5300米的天空。這次大膽而瘋狂的實驗
，讓宇宙線第一次被人類發現，赫斯也因此獲得了1936年諾貝爾物理學獎。人們驚訝地發現
，這些來自外太空的高能粒子，每天都會像雨一樣落在地球上，密密麻麻，悄無聲息。

　　然而，100多年過去了，宇宙線的起源卻仍是未解之謎。“非光子成分的帶電宇宙線在銀河係磁場中會發生偏轉，因此它們的抵達方向並不能代表其加速源頭的真實位置。”中國科學院高能物理研究所研究員黃晶說。

　　幸xing好hao還hai有you一yi個ge例li外wai。伽jia馬ma射she線xian光guang子zi是shi電dian中zhong性xing的de，不bu會hui發fa生sheng偏pian轉zhuan，能neng直zhi指zhi其qi產chan生sheng的de源yuan頭tou，而er超chao高gao能neng量liang的de伽jia馬ma射she線xian又you是shi由you高gao能neng帶dai電dian粒li子zi產chan生sheng的de。因yin此ci，超chao高gao能neng伽jia馬ma射she線xian觀guan測ce是shi研yan究jiu這zhe些xie極ji端duan粒li子zi加jia速su過guo程cheng及ji其qi發fa生sheng的de極ji端duan環huan境jing的de獨du特te途tu徑jing，是shi探tan索suo極ji端duan宇yu宙zhou的de重zhong要yao探tan針zhen之zhi一yi。

　　但是，探測伽馬射線同樣困難。黃晶解釋稱：“超高能伽馬射線的流強太低，不到宇宙線的1%，全都淹沒在宇宙線的背景中了，所以我們很難從中挑出伽馬射線。”

　　“利器”升級 全程“高能”

　　由中國科學院高能物理研究所和日本東京大學宇宙線研究所共同主持的西藏羊八井ASgamma實驗位於海拔4300米的西藏羊八井地區，1990年一期陣列建成並開始運行
，後經多次升級改造。羊八井實驗在銀河係宇宙線的探測研究方麵做出了一係列重大發現。

　　2014年
，合作組成員在現有探測陣列下麵新增加了地下繆子水切倫科夫探測器(有效麵積4200平方米)。利用這種地下繆子水切倫科夫探測器的數據，科學家能夠剔除99.92%的宇宙線背景噪聲。

　　正是憑借這個埋在地下2.5米的新探測器
，使得西藏羊八井實驗成為了國際上100TeV以上能區最靈敏的伽馬射線天文台，並取得了本次成果。

　　此次中日合作實驗共發現了24個100 TeV以上的伽馬射線事例

，超出宇宙線背景5.6倍標準偏差，其中能量最高的約為450TeV。而此前國際上探測到的最高能量的伽馬射線為75TeV，由德國的切倫科夫望遠鏡實驗組觀測到。

　　這一發現，標誌著人類對超高能伽馬射線的天文觀測進入到100TeV以上的觀測能段。南京大學教授陳陽評論稱，該成果是人類“揭開宇宙線起源之謎途中的一個裏程碑”。

　　宇宙“網紅”的秘密

　　這些宇宙伽馬射線所指向的來源，是一個古老的宇宙“網紅”——蟹狀星雲。

　　作為金牛座的著名超新星遺跡，早在1054年，我國宋朝天文學家就詳細記錄了該超新星的爆發現象。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。

　　蟹狀星雲因其在全電磁波段均具有較高亮度而備受關注。多年來，全球科學家在從射電、光學
、Xshexianzhizhijiamashexiandezhenggedianciboduanduiqijinxinglexiangxideguanceheyanjiu。danshi，suizheguangzinengliangdezengjia，xiezhuangxingyundeguangziliuqiangyuelaiyuedi，guanceyeyuelaiyuekunnan。

　　這也讓新發現的超高能伽馬射線更加難能可貴。科研人員認為，這些100TeV以上的高能光子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、正電子則是在蟹狀星雲的脈衝星風雲中產生。

　　由you此ci科ke學xue家jia推tui斷duan，蟹xie狀zhuang星xing雲yun是shi銀yin河he係xi內nei天tian然ran的de高gao能neng粒li子zi加jia速su器qi。與yu目mu前qian世shi界jie上shang最zui大da的de人ren工gong電dian子zi加jia速su器qi相xiang比bi，蟹xie狀zhuang星xing雲yun的de電dian子zi加jia速su能neng力li至zhi少shao要yao高gao上shang萬wan倍bei。

　　當然
，人類的好奇心絕不會滿足於此。作為西藏羊八井實驗的後續項目，我國正在四川稻城建設大麵積高海拔宇宙線觀測站(LHAASO)，部分設備已經建成並投入觀測運行。

　　“與羊八井實驗相比
，稻城實驗的能量範圍和靈敏度還要高一個數量級以上。”中國科學院高能物理研究所副所長魏龍介紹，“它將把宇宙線物理和超高能伽馬射線天文研究推進到一個新高度。”