2007年12月20日,美国科学促进协会宣布,其属下的美国《科学》杂志公布了2007年度科学研究十大突破,人类基因组个体间差异的发现位居榜首,用人类皮肤细胞仿制出胚胎干细胞,发现银河系能量最大的宇宙射线,发现人体蛋白受体结构,发现人类大脑的重要记忆中心等都被列入其中。
《共享科学》栏目将从中选取普通百姓比较关心的研究成果给予深度解读,敬请关注。
极高能宇宙射线的起源一直是宇宙学最大的谜团之一,这些携带1018—1020电子伏的高能粒子比原子还小,但却具有如同高尔夫球撞入草地时的能量。
俄歇天文台的科学家们根据16个月所收集到的数据,于2007年11月9日在美国《科学》杂志上发表了一份报告,指出宇宙射线的起源有可能与周围的剧烈物质活动有关。此结果一出,立即引起了极大轰动,并于2007年底被《科学》评为年度十大突破。宇宙线物理这一历史悠久的高能物理研究领域在沉寂了半个多世纪后首次成为科学界备受关注的焦点。
那么,关于极高能宇宙射线的研究究竟是如何展开的?为何会出现研究争论?这个研究到底有何深远意义?记者采访了国内长期从事极高能宇宙射线来源研究的专家,中国科学院高能物理研究所曹臻研究员。
———巨大发现———射线可能源自遥远黑洞
南半球的俄歇实验,从2006年5月至2007年9月收集到的13个能量高于56×1018电子伏的宇宙射线事例中发现,有8个事例与距离小于2.5亿光年的活动星系核位置在3.1度的范围内相吻合,而且呈现出不均匀的线状分布。
根据这一结果,俄歇的科学家推断出极高能宇宙线可能源自于遥远的星系,特别是位于这些星系中心剧烈活动的天体,通常是质量巨大的黑洞。
结论具有划时代意义
千百万年来,极高能宇宙射线不停地从宇宙深处“光顾”地球,在穿过地球大气层时与大气中的氧、氮等原子核发生碰撞,并产生出超高能次级粒子,这些次级粒子有足够的能量再次撞击,形成更加微小的下一代粒子,如此继续下去,形成了庞大的粒子流降落地球之上。然而在地球上每平方公里100年才能等到1粒极高能宇宙射线粒子!在过去的50年间,科学家利用各种探测手段仅探测到少数能量高达1020电子伏的高能粒子,这使极高能宇宙射线起源的研究更加困难。
这个结果如果被证实,将具有划时代的意义!它将解开宇宙射线起源之谜,开启“宇宙线粒子天文学”窗口,为探索与星系核内部剧烈活动相伴随的高能物理过程提供有效的手段和方法。此外,人类将有可能研究粒子被加速到如此之高能量的“宇宙加速器”的天体物理机制和原理,将对未来宇宙射线天体物理,乃至高能物理和加速器物理研究产生深远的影响。










