國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“高海拔宇宙線觀測(cè)站（LHAASO）”（簡(jiǎn)稱“拉索”）正式發(fā)布了W51復(fù)合區(qū)域高能伽馬輻射的精確測(cè)量，認(rèn)證其為超高能宇宙線加速天體，并獲得其加速宇宙線最高能量極限證據(jù)。相關(guān)成果于2024年7月16日發(fā)表于《Science Bulletin》，該成果由中國科學(xué)院高能物理研究所牽頭的拉索國際合作組完成。高能所副研究員李哲、方堃、劉成，以及來自羅馬第一大學(xué)的Silvia Celli為文章共同通訊作者。
W51區(qū)域是銀河系中最大、最活躍的“恒星工廠”之一，也是為數(shù)不多的被認(rèn)證為存在GeV能量強(qiáng)子宇宙線加速的天區(qū)，在破解“宇宙線起源”世紀(jì)謎題中占有重要地位。研究人員利用LHAASO實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，首次將該區(qū)域的能譜測(cè)量拓展至超高能區(qū)，并清晰地觀測(cè)到伽馬射線能譜在幾十TeV 處的“軟化”結(jié)構(gòu)，這對(duì)應(yīng)于輻射粒子的加速極限。LHAASO測(cè)量能譜與Fermi-LAT衛(wèi)星在低能區(qū)的測(cè)量完美銜接，跨越6個(gè)量級(jí)的精確能譜測(cè)量為其輻射起源于宇宙線與分子云的碰撞提供了重要證據(jù)，同時(shí)也表明W51復(fù)合區(qū)對(duì)宇宙線加速最高能量極限在400TeV左右。位于W51區(qū)域中的超新星遺跡SNR W51C是最可能的宇宙線加速源，本次測(cè)量為SNR能夠加速宇宙線至>100TeV超高區(qū)首次提供了重要證據(jù)。
拉索是國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，位于四川省稻城縣海拔4410米的海子山，是由5216個(gè)電磁粒子探測(cè)器和1188個(gè)繆子探測(cè)器組成的一平方公里地面簇射粒子探測(cè)器陣列、7.8萬平方米水切倫科夫探測(cè)器陣列以及由18臺(tái)廣角切倫科夫望遠(yuǎn)鏡組成的復(fù)合陣列。拉索于2021年7月建成并開始高質(zhì)量穩(wěn)定運(yùn)行，是國際上最靈敏的超高能伽馬射線探測(cè)裝置，具有大視場(chǎng)和全天候的特點(diǎn)，這次觀測(cè)充分體現(xiàn)了拉索國際領(lǐng)先的優(yōu)勢(shì)。該項(xiàng)研究得到了國家自然科學(xué)基金、四川省杰出青年基金和中國科學(xué)院青年團(tuán)隊(duì)計(jì)劃等資助。
研究詳情請(qǐng)見原文：
Evidence for particle acceleration approaching PeV energies in the W51 complex
https://doi.org/10.1016/j.scib.2024.07.017
圖1：LHAASO給出W51區(qū)域在大于100TeV能區(qū)的顯著性分布天圖。
圖2：W51區(qū)域的寬波段伽馬射線能譜測(cè)量，以及強(qiáng)子相互作用模型對(duì)能譜數(shù)據(jù)的擬合結(jié)果。
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