央視新聞3月2日消息，近日，中日合作團(tuán)隊利用我國西藏羊八井ASγ實驗陣列，在國際上首次發(fā)現(xiàn)距地球2600光年的超新星遺跡SNR G106.3+2.7 發(fā)射出超過100TeV的伽馬射線。這些伽馬射線可能是被超新星遺跡中的激波加速到PeV（比地球上人造加速器的最高能量高100倍）的宇宙射線與附近的分子云碰撞產(chǎn)生的。這個超新星遺跡因此成為銀河系中一個候選的“拍電子伏特宇宙線加速器”，為解開超高能宇宙射線的起源之謎打開了重要窗口。相關(guān)觀測結(jié)果2日在《自然天文》正式發(fā)表。
自1912年發(fā)現(xiàn)宇宙射線以來，超高能宇宙線的起源問題至今未解，是一個世紀(jì)之謎。將宇宙射線加速到PeV能量的天體源被稱為“PeVatron”，并被認(rèn)為應(yīng)該存在于銀河系中。但是，由于宇宙射線帶電荷，它們在傳播的過程中會受到銀河系磁場的偏轉(zhuǎn)，到達(dá)地球時的方向已經(jīng)不再指向源頭了，因此無法通過宇宙線的方向來尋找這種超高能量的天體源。
幸運(yùn)的是，宇宙射線在其源頭被加速后可能與附近的分子云發(fā)生碰撞，產(chǎn)生中性π介子，隨后π介子衰變產(chǎn)生能量約為母體宇宙射線能量十分之一的伽馬射線。由于伽馬射線不帶電荷，沿直線傳播，因此觀測到的伽馬射線到達(dá)方向就是該天體源方向，借此可以尋找“PeVatron”。
中日合作ASγ實驗位于海拔4300米的西藏羊八井，始建于1989年。2014年，中日合作ASγ實驗團(tuán)隊在原有的宇宙線表面陣列的地下增設(shè)了創(chuàng)新型的地下繆子水切倫科夫探測器（4500㎡），用于探測宇宙線質(zhì)子與地球大氣作用產(chǎn)生的繆子。綜合利用表面和地下探測器陣列的數(shù)據(jù)，可以排除99.92%的宇宙線背景噪聲，從而大大提高了探測伽馬射線的靈敏度。此次，中日合作團(tuán)隊通過有效時間2年的觀測，測量到了來自SNR G106.3+2.7方向的超過100TeV的超高能伽馬射線，發(fā)現(xiàn)這些伽馬射線的空間分布與附近分子云的分布接近，而與這個區(qū)域內(nèi)存在的脈沖星及其風(fēng)云關(guān)聯(lián)較弱。對這些觀測結(jié)果的一個合理解釋是：質(zhì)子在SNR G106.3+2.7附近被激波加速到PeV能區(qū)，然后與附近的分子云碰撞產(chǎn)生中性π介子，隨后π介子衰變產(chǎn)生超高能伽馬射線。這樣，G106.3+2.7就成為銀河系中一個“PeVatron”候選體，為解開超高能宇宙線起源的世紀(jì)之謎打開了一個寶貴的窗口。
（原題為《科學(xué)家發(fā)現(xiàn)超高能宇宙線加速候選天體》）

關(guān)鍵詞： 科學(xué)家 發(fā)現(xiàn) 超高 宇宙線