LHAASO|LHAASO重磅：银河系粒子加速能力超乎想象( 二 ) 超高能|银河系|光子|高能粒子

《自然》杂志的匿名审稿人看到论文后惊呼， LHAASO的发现是“真正的突破” ，标志着“新时代的开始” 。
LHAASO科学顾问、ARGO-YBJ意方发言人B.D’Ettorre所言，这一成果“照亮的是广阔非热宇宙的壮丽河山” 。
得知LHAASO找到这么多超高能宇宙线加速器之后，国际著名天体物理学家、LHAASO合作组科学顾问F.Aharonian直言：“看到这些结果，我此生足矣（I could die after seeing the results）！”
把理论物理推离舒适区
“再测出一两个来，我们就完蛋了”
1989年，粒子天体物理学家发现了第一个能辐射出0.1TeV（万亿电子伏）光子的银河系天体，由此开启了“甚高能”伽马射线天文学。在这之后的20年里，他们探测到的光的能量逐渐接近0.1PeV ，但一直没能突破这一极限。
由此，理论物理学家判断， 0.1PeV处存在超高能量截断。换言之，他们认为，银河系里没有超高能宇宙线加速器。
可是，与理论物理学家相比，曹臻等实验物理学家更愿意相信，超高能光子不是不存在，而是人类探测能力有限。
“这种光子的数量非常少，能量超过1 PeV的光子，平方公里探测器每年也只能从最亮的源收到1到2个，而且这1到2个光子还会被淹没在约几十万个宇宙线信号之中。”曹臻说。
于是，他们想尽办法压低宇宙线信号，提高探测器的灵敏度。2019年，人类探测到了第一个能发出超高能光子的天体，但由于没有其他探测器看到能够与之印证的信号，这一发现对超高能截断理论的冲击力有限。
有了这样的前车之鉴， LHAASO在设计时就同时安排了阵列、望远镜，这样，可以提高LHAASO探测伽马光子的灵敏度，观测结果也可以相互印证，让原先对超高能量截断的判断彻底被推翻。

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广角切伦科夫望远镜阵列（中科院高能物理所供图）
“理论物理学家对超高能量截断点的判断，满足现有理论预期，所以大家很舒服。但LHAASO的结果拿出来，就不一样了，这个‘舒服’被破坏掉了。对于理论家来说，这是一个巨头痛的问题。”曹臻说。
有理论物理学家曾经私下跟曹臻开玩笑说：“你们再测出一个两个超高能量光子来，我们就要彻底完蛋了！”
曹臻告诉《中国科学报》，大自然有极限，所以超高能量截断一定存在。那么超高能量截断究竟在哪里？“我们说不清楚，超高能伽马光子还在不断进入LHAASO的视线，我们看到，光谱在PeV之后还在延伸。”曹臻说。
出道即C位
“宇宙永远超出你的想象”
此次发布的成果，是LHAASO建成的一半阵列，在最初运行的11个月里发现的，也是LHAASO公布的首批科学成果。
LHAASO由布置在1.3平方公里面积上的高能粒子探测器阵列组成。主体工程于2017年11月开始建设，到2020年1月，阵列建设完成了一半并逐步投入运行。
“不到一年的观测已经展现出LHAASO强大的科学发现威力。”每提及此，曹臻都难掩兴奋。
由于不少科学家坚信0.1PeV处存在超高能截断，最初曹臻等人提出LHAASO方案时，受到强烈质疑：“你们花这么多钱建这个东西，没准将来就是啥也看不见。”

LHAASO|LHAASO重磅：银河系粒子加速能力超乎想象( 二 )

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