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银河系外射来高能宇宙射线,速度惊人换成陨石可气化地球

 徐德文科学频道 2020-02-14

宇宙中没有任何已知机制能产生能量如此之高的宇宙射线,但它们却不断轰击我们地球,成为长期以来困扰科学家们的不解之谜。一个国际科学家团队利用阿根廷皮埃尔俄歇天文台占地面积达3000平方公里的1600台探测器12年的探测数据,终于确认,这些宇宙射线并不是来自于我们银河系,而是银河系外的某个区域。

宇宙射线是来自外太空的高能带电粒子,主要是质子和氦原子核,有些携带的能量超过10^20eV,超过人类建造的最大粒子加速器所能达到的10^12、10^13eV七八个数量级。科学家们检测到的地球上最强的高能粒子被称为“我的个神啊”粒子,来自盐湖城沙漠的蝇眼探测器,能量达3X10^20eV,速度达光速的99.99999999999999999999951%,相当于一个质子携带了一个时速120公里的棒球的能量,如果把它换成一个直径30米的陨石,可以直接将地球气化。

如此超能的粒子科学家们一直找不到它们来自哪里,因而用1600个大水箱建成了检测阵列,每个水箱都安装了光检测管。一旦高能粒子撞击大气产生的次粒子进入水箱,就会产生奇怪的蓝色电磁脉冲,从而被光检测管拾取记录。

即使如此,得到的数据依然寥寥无几,因为最高能的宇宙射线并不经常撞击地球,在每平方公里区域内,平均一年只有一个粒子撞击。但经过12年的不懈努力,科学家们还是观察到了超过3万次撞击,可以绘出这些高能粒子的分布图。结果表明,它们在整个天空中分布并不均匀,大部分似乎都来自于一个大的方向,但可以确定的是并不在我们银河系内。

遗憾的是,结果也就仅此而已,科学家们还是无法掌握高能宇宙射线的源头,因为宇宙射线进入银河系后,会被星系的磁场稍微弯曲改变方向,因而不能确定它们来自哪个星系,更遑论是何种机制产生的了。根据狭义相对论中的GZK极限,宇宙射线到达地球其能量不可能超过5×10^19eV,有人甚至希望修改狭义相对论以符合这一现象,如果能最终揭开高能宇宙射线的秘密,或许对物理学将具有极为重大的意义。

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