卷首語(yǔ)

　　　　國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“高海拔宇宙線觀測(cè)站( LHAASO)”是伽馬射線探測(cè)和宇宙線觀測(cè)的支柱性實(shí)驗(yàn)裝置,擁有全球最大的水切倫科夫探測(cè)器(78,000平方米)和1平方千米粒子探測(cè)器陣列,尤其是散布其中的40,000平方米繆子探測(cè)器,使之具有全球最高的超高能伽馬射線探測(cè)靈敏度和甚高能伽馬射線源的巡天普査靈敏度。加上18臺(tái)廣角切倫科夫望遠(yuǎn)鏡, LHAASO還具有測(cè)量單一成分宇宙線能譜的獨(dú)特能力,使之具備精確測(cè)定宇宙線質(zhì)子、輕成分和鐵核能譜上著名的“膝”狀結(jié)構(gòu)的能力。這些都是宇宙線探測(cè)100多年的歷史中前所未有的新高度,借此將沖擊被稱(chēng)之為“世紀(jì)之謎”的超高能宇宙線起源難題,即宇宙線源自何處?以及如何使宇宙線粒子獲得超過(guò)人工加速器千萬(wàn)倍的能量?是什么樣的粒子加速機(jī)制在宇宙線源區(qū)發(fā)揮著關(guān)鍵的作用?這次發(fā)表的突破性研究成果就是利用部分建成的1平方千米探測(cè)器陣列在過(guò)去一年的觀測(cè)數(shù)據(jù)完成的,雖然只達(dá)到80%左右的設(shè)計(jì)靈敏度,該探測(cè)裝置就發(fā)現(xiàn)了12個(gè)穩(wěn)定發(fā)射被稱(chēng)之為“超高能伽馬射線”,即伽馬射線能量超過(guò)0.1PeV(1PeV=10的15次方電子伏特)的伽馬射線源,而且它們的能譜都顯示了連貫地延伸到1PeV的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu),并沒(méi)有看到之前廣泛認(rèn)為存在的能譜“截?cái)唷爆F(xiàn)象,即在0.1PeV之上伽馬射線的強(qiáng)度迅速降低,并由此折射出銀河系內(nèi)的加速源存在明顯的粒子加速能力上限。 LHAASO不但沒(méi)有觀測(cè)到這種截?cái)?同時(shí)還觀測(cè)到來(lái)自其中兩個(gè)源的伽馬射線明顯高于1PeV。這些觀測(cè)結(jié)果清楚地表明,它們的附近存在著“拍電子伏加速器( PeVatron),它們?cè)丛床粩嗟匕蚜Ｗ?電子或質(zhì)子)加速到超過(guò)1PeV的能量,并且在與源區(qū)內(nèi)的物質(zhì)發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用,從而產(chǎn)生出我們探測(cè)到的超高能伽馬射線。更令人激動(dòng)的是,凡是 LHAASO目前的探測(cè)靈敏度可及而被探測(cè)到的源,都具備這些特征,表明銀河系內(nèi)部普遍存在著 PeVatron,成為超高能宇宙線源的最佳候選天體,定位精度達(dá)到了0.2°,這樣也就明確了接下來(lái)的研究計(jì)劃:通過(guò)精確測(cè)量其能譜和相應(yīng)的伽馬射線空間分布,揭開(kāi)“世紀(jì)之謎”的謎底。

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