光明日報北京11月16日電 2022年10月9日，國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“高海拔宇宙線觀測站‘拉索’（LHAASO）”發(fā)現(xiàn)了史上最亮伽馬暴GRB 221009A。一年之后，由中國科學(xué)院高能物理研究所牽頭的“拉索”國際合作組精確測量了它的高能輻射能譜，開啟了新物理探索之門。

　　該能譜相關(guān)數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的伽馬暴余輝標(biāo)準(zhǔn)輻射模型，揭示出宇宙背景光在紅外波段強(qiáng)度低于預(yù)期。為檢驗(yàn)愛因斯坦相對論適用范圍、探索暗物質(zhì)候選粒子等新物理研究方面提供重要信息。這一成果于北京時間2023年11月16日發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)進(jìn)展》上。

　　“捕捉到GRB 221009A充分顯示了‘拉索’的能力。這一年來，我們分析了其成因，發(fā)現(xiàn)了一些與現(xiàn)有伽馬暴理論的相悖之處。”“拉索”首席科學(xué)家、中國科學(xué)院高能物理研究所研究員曹臻介紹，在伽馬暴標(biāo)準(zhǔn)模型中，余輝輻射起源于以接近光速飛行的爆炸物與周圍環(huán)境氣體物質(zhì)的碰撞，碰撞產(chǎn)生的高速激波會把電子加速到非常高的能量，這些電子進(jìn)一步撞擊周圍的光子成為高能伽馬輻射。理論上這種輻射的光子能量越高，其輻射強(qiáng)度就衰減得越快，理論上很難被“拉索”探測到。但“拉索”對GRB 221009A輻射能譜的精確測量卻發(fā)現(xiàn)伽馬暴輻射一直延伸到13TeV。這個結(jié)果意味著伽馬暴余輝的10TeV左右光子可能產(chǎn)生于更復(fù)雜的粒子加速過程，或者存在新的輻射機(jī)制，對伽馬暴余輝標(biāo)準(zhǔn)模型提出了挑戰(zhàn)。

　　曹臻解釋，目前的標(biāo)準(zhǔn)宇宙演化模型認(rèn)為，高能伽馬光子在飛行時會被宇宙中彌漫的背景光吸收，伽馬光子能量越高被吸收得越強(qiáng)烈；反之，科學(xué)家們也是根據(jù)伽馬射線被吸收的程度，來判斷宇宙背景光的強(qiáng)度與性質(zhì)。而宇宙背景光是宇宙中不同距離處所有的星系輻射產(chǎn)物的總和，與宇宙演化密切相關(guān)。“但本次基于‘拉索’測量的精確能譜，我們推算出宇宙背景光對高能伽馬光的吸收低于預(yù)期，紅外波段宇宙背景光強(qiáng)度僅為現(xiàn)有宇宙學(xué)模型預(yù)期的40%左右。這一結(jié)果將促使人們重新考慮宇宙中星系的形成和演化過程。”曹臻說。

　　“當(dāng)然，也可能標(biāo)準(zhǔn)的宇宙演化模型是正確的，那么，就意味著存在某種超出當(dāng)前粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理機(jī)制。”曹臻介紹，這將為檢驗(yàn)愛因斯坦相對論適用范圍、探索暗物質(zhì)候選粒子等前沿研究提供重要信息。

　　“‘拉索’是國際上最靈敏的超高能伽馬射線探測裝置，具有大視場和全天候的特點(diǎn)，每天可以監(jiān)視2/3的天區(qū)范圍。”曹臻說，“本次成果預(yù)期將會引發(fā)更多相關(guān)新物理的研究。”（記者齊芳）