快訊 2023/11/24 地球一瞬

日本偵測到超強宇宙射線「天照粒子」 繼「歐買尬粒子」後威力最強

本文經授權轉載自友站科技新報文/ Emma stein 

地球一瞬,世界各地正發生這些大小事。

註:本文為單一事件快訊報導,非深度文章

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2021年,一個高能量粒子從太空墜落到地球表面,攜帶高達244 EeV能量,成為迄今已知能量第2高的宇宙射線。

科學家將之命名為天照粒子,追溯起源還發現它來自宇宙大尺度空洞結構,科學家目前不清楚是什麼物體、機制催生出能量如此高的宇宙射線。

繼「歐買尬粒子」後的最強粒子

當強大宇宙射線撞擊地球大氣層氣體分子,會衰變成各種高能粒子,並被地面望遠鏡偵測。透過追蹤這些粒子來源,研究人員能估計原始宇宙射線威力有多大。

多年來,許多有趣粒子推動了物理學領域進展,例如有「上帝粒子」之稱的希格斯玻色子(賦予其他粒子質量)、被暱稱為「天啊粒子(Oh-My-God particle)」的超高能宇宙射線(ultra-high-energy cosmic ray,UHECR)。

「Oh-My-God粒子」於1991年10月15日,在美國猶他州杜格威試驗場被複眼相機探測到,迄今仍是觀測已知最高能量宇宙射線,能量達320 EeV,動能相當於棒球以每小時100公里速度移動,挑戰當時有關宇宙射線起源與傳播的理論。

最近,日本大阪公立大學天文學家藤井俊博領導的團隊宣布,望遠鏡陣列實驗於2021年5月27日,檢測到迄今已知能量第2高的超高能宇宙射線,達240 EeV,比人造粒子加速器產生的最強粒子能量高百萬倍,以日本太陽女神之名命為「天照粒子(Amaterasu particle)」。

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來自宇宙空洞的你

多數宇宙射線由質子組成,攜帶各種能量穿越太空,但極高能量的宇宙射線粒子勢必經過某種東西加速。

被加速到超過100 EeV能量的粒子,每世紀僅有1個會抵達地球,超過200 EeV更加稀有。而單純的超新星事件也辦不到這種加速節奏,因此至今仍不清楚「Oh-My-God粒子」是什麼類型粒子,研究人員也僅能確認天照粒子來自銀河系外。

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而研究人員回溯路徑後,發現天照粒子更加神秘:它的入射方向與任何已知劇烈天文物體都不相符。或者說,太陽系1.6億光年範圍內,未檢測到任何強度足以產生天照粒子的物體。

希臘克里特大學天文物理學家帕夫利杜(Vasiliki Pavlidou)表示,天照粒子實際上來自宇宙大尺度結構中幾乎沒有星系存在的空洞,該區域沒有已知星系、星雲或其他結構。

雖然宇宙射線有可能起源自他處,被其他大質量物體磁場偏轉後才指向我們,但研究人員表示,超高能宇宙射線比能量較低的宇宙射線更難被偏轉。

目前還不清楚什麼物體、機制產生如此強大的宇宙射線,幾個可能來源包括超新星爆炸、黑洞合併、脈衝星、或者銀河系邊緣一個尚未發現的天體。

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