北京
2021年，猶他州沙漠里的一臺(tái)探測(cè)器捕捉到了一個(gè)怪東西。能量高達(dá)240億億電子伏特，相當(dāng)于一顆高速飛行的網(wǎng)球被壓縮進(jìn)單個(gè)粒子——這就是后來以日本太陽女神命名的"天照粒子"。它和1991年那枚著名的"天哪粒子"齊名，但科學(xué)家至今不知道它是什么，更不知道它從哪來。
這個(gè)謎團(tuán)已經(jīng)困擾天體物理學(xué)界超過60年。超高能宇宙射線，能量超過100億億電子伏特的太空來客，比人類最強(qiáng)大的粒子對(duì)撞機(jī)產(chǎn)出還要強(qiáng)1000萬倍。它們從哪來？怎么被加速到如此恐怖的能量？這些問題至今沒有定論。
賓夕法尼亞州立大學(xué)團(tuán)隊(duì)的新研究給出了一個(gè)可能的方向。發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上的論文指出，這些極端粒子或許由超重原子核構(gòu)成——比鐵還重的元素核心。原子核由質(zhì)子和中子組成，集中了原子幾乎全部質(zhì)量。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，這類超重核在星際空間旅行時(shí)，能量損耗可能比質(zhì)子或輕核更慢。
這意味著什么？如果屬實(shí)，它們就能跨越難以想象的天文距離，抵達(dá)地球時(shí)仍保持極高能量。論文合作者包括日本湯川理論物理研究所、弗吉尼亞理工等機(jī)構(gòu)的研究人員。
"超高能宇宙射線只能由宇宙中最強(qiáng)大的源加速，"研究負(fù)責(zé)人、賓州大物理與天文學(xué)教授村瀨浩太表示，"當(dāng)我們探測(cè)到單個(gè)粒子時(shí)，可以通過能量、入射方向和預(yù)期的磁偏轉(zhuǎn)來推斷可能的來源。"
但天照粒子偏偏來自一個(gè)巨大的宇宙空洞——那里沒有任何已知能產(chǎn)生超高能宇宙射線的天體。這讓它成了完美的反例。村瀨坦言，這些粒子的起源和加速機(jī)制是60多年來該領(lǐng)域最大的謎團(tuán)之一。
超重原子核假說或許能縮小搜索范圍。如果極端宇宙射線確實(shí)由這類物質(zhì)構(gòu)成，科學(xué)家就需要重新鎖定那些能夠加速重元素的宇宙環(huán)境——中子星合并、大質(zhì)量恒星坍縮等極端事件。下一步，是找到更多證據(jù)來驗(yàn)證這個(gè)方向。
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