7月，我校物理與天文學(xué)院譚柏軒教授和楊莉莉副教授、物理學(xué)院賀遠(yuǎn)強(qiáng)副教授以及中法核工程與技術(shù)學(xué)院王為教授等學(xué)者參與的高海拔宇宙線(xiàn)觀(guān)測(cè)實(shí)驗(yàn)LHAASO對(duì)“標(biāo)準(zhǔn)燭光”蟹狀星云做出了迄今為止人類(lèi)最高能量的能譜測(cè)量，并且觀(guān)測(cè)到了高達(dá)PeV光子。該成果發(fā)表于Science期刊，物理與天文學(xué)院天文團(tuán)隊(duì)博士后林蘇杰為論文共同通訊作者。
7月9日，我校多名學(xué)者參與的LHAASO實(shí)驗(yàn)在Science期刊上以“PeV gamma-ray emission from the Crab Nebula”為題發(fā)表了一項(xiàng)改寫(xiě)教科書(shū)的工作，即在世界上率先對(duì)蟹狀星云這一“標(biāo)準(zhǔn)燭光”做出了超高能區(qū)的精準(zhǔn)測(cè)量，相較于其他伽馬觀(guān)測(cè)實(shí)驗(yàn)，LHAASO將觀(guān)測(cè)的能量范圍延伸到了100TeV以上，并首次發(fā)現(xiàn)了其高達(dá)1.1PeV超高能的光子，為超高能伽馬光源的測(cè)定提供了亮度標(biāo)準(zhǔn)。
這一成果凝聚了LHAASO實(shí)驗(yàn)組中許多成員的心血。我校物理與天文學(xué)院譚柏軒教授和楊莉莉副教授、物理學(xué)院賀遠(yuǎn)強(qiáng)副教授以及中法核工程與技術(shù)學(xué)院王為教授等學(xué)者在LHAASO實(shí)驗(yàn)中參與了數(shù)據(jù)分析以及望遠(yuǎn)鏡組裝工作。其中物理與天文學(xué)院林蘇杰博士后作為此篇論文的共同通訊作者之一，在此項(xiàng)工作中負(fù)責(zé)了LHAASO的水切侖科夫探測(cè)陣列（WCDA）數(shù)據(jù)的主要分析，為1TeV到10TeV之間的光子提供了能譜測(cè)量的依據(jù)。
圖1 LHAASO做高能伽馬觀(guān)測(cè)的總體工作能量范圍跨越三個(gè)多量級(jí)，并且延伸到了超高能的領(lǐng)域（100TeV以上）
LHAASO全稱(chēng)“高海拔宇宙線(xiàn)觀(guān)測(cè)站”，作為我國(guó)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，既是宇宙線(xiàn)探測(cè)陣列，也是當(dāng)前世界上最靈敏的超高能伽馬射線(xiàn)探測(cè)器。它承擔(dān)著捕獲測(cè)量高能宇宙粒子、為我們理解銀河系以至于本星系團(tuán)環(huán)境提供重要信息的任務(wù)。在2021年5月17日，LHAASO實(shí)驗(yàn)組就在1/2規(guī)模運(yùn)行11個(gè)月累積的數(shù)據(jù)中記錄了迄今為止人類(lèi)探測(cè)到的最高能的宇宙光子（能量為1.4拍電子伏，1拍=1千萬(wàn)億=1015)，并在Nature期刊上發(fā)表了相關(guān)成果。
圖2 來(lái)自于中科院高能所
在宇宙中的高能伽馬輻射通常都與極端物理過(guò)程中加速出來(lái)的超高能帶電粒子相關(guān)。在100TeV以上的觀(guān)測(cè)通常預(yù)示著PeV以上的電子或者質(zhì)子的存在。目前，LHAASO在蟹狀星云、天鵝座恒星形成區(qū)等已知區(qū)域，以及兩個(gè)此前其它探測(cè)器未曾注意過(guò)的區(qū)域都觀(guān)測(cè)到了100TeV以上的超高能伽馬。這些觀(guān)測(cè)為人們進(jìn)一步了解相應(yīng)區(qū)域的脈沖星風(fēng)云、年輕大質(zhì)量星團(tuán)、超新星遺跡等非熱天體內(nèi)部的物理機(jī)制提供了一手資料，并挑戰(zhàn)了電子加速的標(biāo)準(zhǔn)模型。
這一系列的重大發(fā)現(xiàn)證明LHAASO實(shí)驗(yàn)組目前已經(jīng)初步建立了完備的數(shù)據(jù)分析流程，且其10TeV以上能段的靈敏度居于世界第一，揭開(kāi)了超高能伽馬天文時(shí)代的序幕。我們相信在接下來(lái)的數(shù)年中，在最終把所有陣列完整建設(shè)并投入使用、繼續(xù)優(yōu)化數(shù)據(jù)分析流程之后，LHAASO探測(cè)陣列的統(tǒng)計(jì)量和準(zhǔn)確性將會(huì)更高。更多的天體在TeV的面紗屆時(shí)將被揭開(kāi)，而天文學(xué)家們將能通過(guò)這一新的能量窗口在宇宙中看到更多未曾發(fā)現(xiàn)的圖景。
論文鏈接：https://science.sciencemag.org/content/early/2021/07/07/science.abg5137
