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AG视讯厅:科研进展

曹臻研究员解读高海拔宇宙线观测站首批结果

近日,国家重大科技基础设施高海拔宇宙线观测站(Large High Altitude Air Shower Observatory,简称LHAASO)项目合作组发布了重要观测结果,对回答“宇宙线起源”这一问题推进了一大步。

5月26日下午,第12期李政道前沿讲坛暨第371期AG视讯厅学术报告会特别邀请LHAASO项目首席科学家曹臻研究员,就该成果进行深入浅出的解读。

本次活动由AG视讯厅粒子与核物理研究所所长、李政道研究所特聘教授杨海军主持,共吸引了线下约70位师生以及线上1200余人次的观众。

LHAASO项目合作组5月17日在《Nature》(《自然》https://doi.org/10.1038/s41586-021-03498-z)杂志上发表了首批重要研究成果,实验观测发现了一批超高能的伽马射线事例,能量高达1.4拍电子伏特(拍=千万亿)。这是人类迄今观测到的最高能量伽马射线,比当今世界最强大的加速器LHC能量还高200倍。这次发现表明在银河系中存在许多超高能加速器,改变了人类对银河系的传统认知,开启 “超高能伽马天文学”的时代。

曹臻在报告中对LHAASO项目的建设历程进行了回顾,并指出高海拔宇宙线观测站尚在建设中,此次成果是基于已经建成的1/2规模探测装置,在2020年11个月期间的观测结果。科学家们发现了能量超过拍电子伏的光子,来自天鹅座内非常活跃的恒星形成区。还发现了12个稳定伽马射线源,能量一直延伸到1 拍电子伏附近,这是位于LHAASO视场内银河系内最明亮的一批伽马射线源,测到的伽马光子信号高于周围背景7倍标准偏差以上,源的位置测量精度优于0.3°。

虽然这次观测积累的数据还比较有限,但所有能被LHAASO观测到的源,它们都具有0.1拍电子伏以上的伽马辐射,也叫“超高能伽马辐射”。银河系内的宇宙线加速器存在能量极限是个“常识”,理论预言的伽马射线能谱在0.1 拍电子伏以上有“截断”现象,但是LHAASO的最新发现完全突破了这个“常识”和“极限”。

LHAASO的实验观测和发现开启了 “超高能伽马天文”观测时代,表明以天鹅座恒星形成区、蟹状星云等为代表的非热辐射天体,即年轻的大质量星团、超新星遗迹、脉冲星风云等是银河系超高能宇宙线起源的最佳候选天体。科学家们需要重新认识银河系高能粒子的产生、传播机制,探索极端天体现象及其相关的物理过程并在极端条件下检验基本物理规律。相关研究将有助于破解宇宙线起源这个“世纪之谜”。

另外,本次活动还邀请了几位特别嘉宾:上海天文台郭福来研究员、AG视讯厅刘江来教授、徐海光教授、周浩副教授、徐东莲副教授与主讲嘉宾、主持共同探讨。学者们从各自的研究领域对LHAASO的建设历程、此次发布的成果以及未来的研究展望开展了热烈的讨论,让师生深受鼓舞和启发。

AG视讯厅于2020年正式加入高海拔宇宙线观测站项目(LHAASO),主要成员包含周浩副教授、徐东莲副教授、博士后王振等。交大团队与中科院高能所等国内、国际学术机构在宇宙线观测方面开展密切合作,在LHAASO探测器标定、数据分析、多信使天文研究等方面有重要贡献。周浩副教授在LHAASO合作组中担任水切伦科夫探测器数据分析组共同负责人; 徐东莲副教授聚焦依托于LHAASO与IceCube及JUNO的中微子多信使天文研究。团队的其他成员有博士后王界双、张淯翎,学生张鸿飞、唐睿仪、李文莲等。

本次讲座回放链接:

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