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中国拉索在银河系捕获新的超级：粒子加速器能量超200万亿电子伏特
北京5月8日电(记者孙自法)中国国家重大科技基础设施高海拔宇宙线观测站(英文缩写LHAASO，中文昵称“拉索”)最近在探索极端宇宙方面取得重要突破：首次探测到来自银河系内伽马射线双星LSI+61303的超高能(大于100TeV，即超过100万亿电子伏特)伽马射线信号，不仅将对该类天体的观测推向更高能段，更对现有的粒子加速理论形成挑战。
本项“拉索”探测新发现成果示意图。研究团队供图这项基于大科学装置“拉索”在银河系捕捉到新的超级粒子加速器、首次将LSI+61303的观测能谱推至200万亿电子伏特的重大发现成果，由中国科学院高能物理研究所和中国科学院上海天文台的“拉索”团队成员共同完成，相关论文近日在国际专业学术期刊《物理评论快报》(PhysicalReviewLetters)发表，并被选为“编辑推荐”，还被美国物理学会官方科普杂志《物理》作为精选成果进行焦点报道。
论文共同通讯作者、中国科学院上海天文台周佳能副研究员介绍说，宇宙线是来自外太空的高能粒子，其起源被称为“世纪谜题”。寻找能够将粒子加速到拍电子伏特(PeV，1000万亿电子伏特)级别的极端天体(PeVatron)，是破解宇宙线起源的关键之一。由一颗大质量恒星和一颗致密星(如中子星或恒星级黑洞)组成的“伽马射线双星”，是探究极端物理过程的天然实验室，同时也是潜在的宇宙线加速源。
然而，在甚高能段(超过1000亿电子伏特)已知的双星系统十分有限。LSI+61303作为一颗经典的伽马射线双星，此前的观测最高能量仅覆盖至10万亿电子伏特左右，更高能段的辐射是否存在一直是个谜。
在本项研究中，研究团队充分利用“拉索”的超高灵敏度和宽能段覆盖优势，认证了LSI+61303为超高能伽马射线双星。他们还发现该系统的辐射流强会随着其约26.5天的轨道周期发生变化，且这种“轨道调制”特征具有明显的能量依赖性，这一现象揭示了双星系统内部复杂的物理过程。“拉索”的观测表明，在致密星靠近伴星时，虽然周围布满了可供碰撞的光子，但强大的磁场会导致高能电子通过同步辐射迅速冷却。这就意味着，传统的加速模型在如此狭小且强磁场的环境中，很难将电子加速到超高能段。
研究团队此次在银河系探测到的超过100万亿电子伏特光子强烈暗示，在系统轨道的特定阶段，可能是高能质子(强子)克服了重重阻碍，撞击周围致密的恒星风物质，从而产生了这些超高能伽马射线。
“拉索”的最新探测发现，不仅为LSI+61303这类系统作为潜在的拍电子伏特极端天体提供关键证据，也为极端物理环境下的粒子加速和辐射模型提供新的观测约束，同时为未来的多信使天文学研究提供了新方向。(完)
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