一條極其強(qiáng)大的宇宙射線(xiàn)撞擊地球：我們不知道它來(lái)自哪里

撞擊地球大氣層的宇宙射線(xiàn)絕對(duì)讓天體物理學(xué)家大吃一驚。

這個(gè)微小的粒子攜帶的能量超過(guò)240埃納電子伏特，即2.4×10²⁰電子伏特 – 僅次于著名的、令人興奮的Oh-My-God 粒子早在 1991 年就檢測(cè)到，其 320 exa 電子伏特。

但這是尾巴上的刺痛。就像Oh-My-God粒子一樣，科學(xué)家們無(wú)法追蹤到一個(gè)明顯的來(lái)源。

“這些粒子的能量如此之高，它們不應(yīng)該受到銀河系和銀河系外磁場(chǎng)的影響。你應(yīng)該能夠指出它們?cè)谔炜罩衼?lái)自哪里，”物理學(xué)家約翰·馬修斯（John Matthews）說(shuō)猶他大學(xué)（University of Utah）和望遠(yuǎn)鏡陣列（Telescope Array）合作組織的成員。

“但是就Oh-My-God粒子和這個(gè)新粒子而言，你追蹤它的軌跡到它的來(lái)源，沒(méi)有什么高能量足以產(chǎn)生它。這就是其中的奧秘——這到底是怎么回事？

宇宙射線(xiàn)有點(diǎn)宇宙難題。我們已經(jīng)能夠檢測(cè)到它們一個(gè)多世紀(jì)，但我們?nèi)匀粵](méi)有真正清楚地了解它們?cè)谡麄€(gè)宇宙中傳播的所有不同方式。

它們實(shí)際上不是輻射，就像光一樣;它們是粒子，主要是原子核，但也有亞核粒子，如質(zhì)子和電子。它們以接近光速的速度在宇宙中流動(dòng)，其力量比它們應(yīng)有的要大。

科學(xué)家認(rèn)為他們是在精力充沛的環(huán)境中產(chǎn)生，例如超新星和恒星碰撞。能量較低的來(lái)源，如恒星（包括太陽(yáng)）產(chǎn)生低能量的宇宙射線(xiàn)，但更強(qiáng)大的宇宙射線(xiàn)被證明有點(diǎn)難以確定。

我們的大氣層保護(hù)我們免受宇宙射線(xiàn)的傷害，這是其實(shí)很棒，但我們?nèi)匀挥幸恍┓浅Ｓ行У姆椒▉?lái)檢測(cè)它們。

當(dāng)宇宙射線(xiàn)撞擊大氣層，它與其中的其他粒子碰撞，產(chǎn)生陣陣粒子落到地球上。我們有天文臺(tái)可以探測(cè)到這些粒子，將它們與產(chǎn)生它們的宇宙射線(xiàn)碰撞聯(lián)系起來(lái)。

然而，高能宇宙射線(xiàn)產(chǎn)生的陣雨落在一個(gè)相對(duì)較大的區(qū)域，這意味著如果我們想以任何精度重建粒子事件，我們需要覆蓋相當(dāng)大的地面。

這望遠(yuǎn)鏡陣列由國(guó)際合作組織運(yùn)營(yíng)，有效探測(cè)面積為700平方公里（270平方英里）。

2021 年 5 月 27 日，陣列接收到一個(gè)信號(hào)。在進(jìn)行計(jì)算和分析，并檢查和重新檢查后，望遠(yuǎn)鏡陣列合作得出的結(jié)論是，他們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)能量尺度與Oh-My-God粒子相當(dāng)?shù)牧Ｗ印?/p>

“當(dāng)我第一次發(fā)現(xiàn)這種超高能宇宙射線(xiàn)時(shí)，”物理學(xué)家Toshihiro Fujii說(shuō)領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的大阪都立大學(xué)說(shuō)：“我認(rèn)為一定有一個(gè)錯(cuò)誤，因?yàn)樗@示了過(guò)去三十年來(lái)前所未有的能量水平。

這一發(fā)現(xiàn)是使用與揭示Oh-My-God粒子的技術(shù)不同的技術(shù)進(jìn)行的，并且在天空的不同部分，這表明這些觀(guān)測(cè)雖然罕見(jiàn)，但代表了真實(shí)的天體物理事件。Oh-My-God的檢測(cè)不是僥幸，也不是錯(cuò)誤。

研究小組將這種新粒子命名為天照大神，以強(qiáng)大的神道教太陽(yáng)女神.研究人員說(shuō)，兩者都可能是質(zhì)子。

而且，超高能宇宙射線(xiàn)的確認(rèn)意味著我們現(xiàn)在手上有一點(diǎn)泡菜。你看，超高能粒子有一個(gè)明顯的截止，這種能量被稱(chēng)為Greisen-Zatsepin-Kuzmin 極限，位于 5 x 10¹⁹電子伏特。

這被認(rèn)為是粒子在大約1.6億光年的長(zhǎng)距離上可以保持的最大能量，因?yàn)橛钪嫔渚€(xiàn)在太空中旅行時(shí)會(huì)失去能量.

顯然，在離我們這么遠(yuǎn)的距離內(nèi)，有一些東西可以產(chǎn)生宇宙射線(xiàn)，但在太陽(yáng)系的1.6億光年內(nèi)，還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何強(qiáng)大到足以產(chǎn)生天照大神或天照大神的東西。

“人們認(rèn)為有能量的東西，比如超新星，遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到足夠的能量。馬修斯 說(shuō).“你需要大量的能量，非常高的磁場(chǎng)來(lái)限制粒子，同時(shí)它被加速。

而追溯天照大神似乎穿越太空的路線(xiàn)，就會(huì)回到一個(gè)宇宙虛空– 星系趨向于聚集的細(xì)絲之間的空間區(qū)域，內(nèi)部相對(duì)較少。這意味著我們以某種方式遺漏了一些東西。

也許磁場(chǎng)在粒子加速方面比我們想象的要好。也許附近有一個(gè)我們沒(méi)有看到的來(lái)源?；蛘?，也許這些粒子將我們指向一種從未見(jiàn)過(guò)的天體物理現(xiàn)象。

“可能是時(shí)空結(jié)構(gòu)缺陷，碰撞的宇宙弦，”物理學(xué)家約翰·貝爾茲（John Belz）說(shuō)猶他大學(xué)。

“我的意思是，我只是在吐出人們想出的瘋狂想法，因?yàn)闆](méi)有傳統(tǒng)的解釋。這真是個(gè)謎。

該研究已發(fā)表在科學(xué).

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