7 월 4 일, 1054 년 7 월 4 일 일출 전에 중국의 송 왕조의 제국 천문학 자들은 동부 하늘을 밝히는 알려지지 않은 별을 발견했다. "4 방향으로 뾰족한 광선과 붉은 색의 흰색 색상이있는 금성만큼 밝습니다."그들은 황제에게 전달 된 메모로 썼습니다. 거의 한 달 동안 낮 동안 육안으로 보이는 빛은 황소 자리의 별자리에서 6,500 광년 떨어진 곳에 위치한 별의 장엄한 죽음으로 인한 폭발로 인한 빛이었다. 그 유물은 오늘날 하늘에서 가장 아름답고 잘 연구 된 물건 중 하나 인 Crab Nebula로 알려져 있습니다.
과학자들은 오랫동안 의 방사선에서 빛나는 매우 활기찬 천체 물리적 물체로 오랫동안 알고 있습니다. 감마 광선에 라디오 파도. 그러나 최근 과학자들은 생각보다 훨씬 더 활기차고 있음을 발견했습니다. 티베트 고원의 동부 가장자리에 최첨단 탐지기를 사용하여 이번 주 과학에서 유명한 초강대국의 전자 볼트 (1 PEV)까지의 에너지를 감지했다고 보도했다.
우주 가속기
아름다운 Haizi Mountain에서 해발 4,410 미터에 앉아있는 대형 고도 공기 샤워 전망대 (Lhaaso)는 2019 년 이래로 Crab Nebula에서 수만 개의 매우 활기 넘치는 광자를 감지했습니다. 그리고 처음으로 전망대는 Nebula의 에너지 스펙트럼을 정확하게 측정 할 수있게 만들었습니다. 로스 앤젤레스 캘리포니아 대학교 (University of California)의 천체 물리학자인 Rene Ong는“Lhaaso 결과는 이전 악기에서 탐구하지 않은 새로운 에너지 정권에서 게 성운의 스펙트럼을 측정했기 때문에 중요합니다.
특히 실험가와 이론가들에게 흥미로운 것은 크랩 성운에서 가장 높은 에너지를 가지고있는 두 개의 광자입니다. 하나는 0.88 PEV에서 팀이 자연 논문에서 이전에보고했으며, 1.1 PEV에서 다른 하나는 최신 연구에서 밝혀졌습니다. . 작은 입자가 탁구 공의 에너지가 노를 젓는 에너지의 10 배로 지구에 도착했습니다.
더블린 고급 연구 연구소 (Dublin Institute for Advanced Studies)와 독일 하이델베르크 (Heidelberg)의 맥스 플랑크 핵 물리 연구소 (Max Planck Institute for Nuclear Physics Institute for Nuclear Physics)의 공동 저자 인 Felix Aharonian은“이러한 사건은 극단적이고 거의 어떤 관점에서도 상상력을 넘어서는 것입니다.
게 성운은 어떻게이 입자를 가속화하고 있습니까? 거의 1,000 년 전에 관찰 된 Supernova 폭발에서 태어난 Nebula의 심장은 펄서를 보유하고 있습니다. 펄서의 회전은 중국 Sciences의 고등학교 물리학 연구소의 Lhaaso의 주요 수사관 인 Cao Zhen에 따르면, 전자 쌍과 반물질의 대응 물인 포지 트론으로 만들어진 외부 전자와 그 반물질의 대응 물인 포지 트론으로 만들어지고 주변 성운과 상호 작용합니다. 가속화 된 입자가 마침내 탈출 할 에너지를 얻을 때, 일부는 우주 전자 레인지 배경에서 질량이없는 저온 광자에 부딪 히고 에너지의 상당 부분을 이러한 빛의 입자로 전달합니다. 그런 다음 광자는 바깥쪽으로 돌진하고 약간의 지구로 향하고 게 자체에 대한 중요한 정보를 가져옵니다.
과학자들은 크랩 성운 에서이 고 에너지 입자를 수십 년 동안 관찰 해 왔지만,이 활기는 없었습니다. 2000 년대 초 과학자들은 스페인 카나리아 제도에 전망대와 함께 75 조 전자 볼트 (TEV)의 광자를 관찰했습니다. 보다 최근에, 티베트 AS-Gamma라는 일본-차이나 실험은 최대 450 Tev의 에너지로 광자를 잡았습니다.
과학자들은 기록적인 1.1-pev 광자를 지구로 보내려면 크랩 성운의 원래 전자가 약 2.3 PEV 였을 것이라고 과학자들은 추정했다. 이 에너지는 전자 가속기가 달성 할 수있는 약 20,000 배입니다 지구상. 그리고 물리학 자들은 전자가 곡선 경로를 따라 이동할 때 소위 싱크로트론 방사선을 방출하여 식히기 때문에 성운의 입자가 에너지를 빠르게 잃을 것으로 예상 할 것입니다. 어느 시점에서, 그들이 잃는 에너지는 가속기에서 얻는 에너지를 초과 할 것입니다. Cao는“그러나 Pulsar는 우리의 가장 큰 콜라이더의 크기에 거의 불과합니다. "크랩 성운에는 에너지 손실에 대한 가속도를 극대화하기 위해 놀라운 메커니즘이 있어야합니다."
지금까지 2.3-pev 전자 시나리오는“고전적인 전기 역학과 이상적인 자기 유체 역학에 의해 허용되지만 이론적 한계에 매우 가깝다”고 Aharonian은 말한다. 가속 효율은 100 %에 가깝습니다. 펄서의 회전이 유일한 에너지 원이며 가속 프로세스가 너무 복잡하다는 사실을 고려할 때,“자연의 가속기가 이상적으로 설계된 기계 인 것처럼 자연의 가속기가 그렇게 높은 효율성에서 작동하는 것은 정말 놀라운 일입니다.”라고 그는 말합니다. 
lhaaso
매우 높은 에너지 입자가 지구의 대기를 쳤을 때,“공기 샤워”로 알려진 이벤트에서 2 차 입자의 캐스케이드를 트리거합니다. Lhaaso와 같은 지상 탐지기는 이러한 공기 샤워 이벤트를 기록한 다음 1 차 입자의 유형, 에너지 및 궤적을 재구성 할 수 있으며, 그렇지 않으면 추적에 너무 애매합니다.
Lhaaso는 가장 크고 가장 민감한 악기 중 하나입니다. 총 면적 1.3 제곱 킬로미터에 걸쳐 세 번의 검출기로 구성됩니다. 가장 큰 것은 사각형 킬로미터 어레이이며, 약 6,000 개의 지상 카운터와 1,100 개 이상의 지하 표면 Muon 탐지기가 우주 광선과 감마선을 잡을 수 있습니다. 두 번째 어레이 인 Water Cherenkov Detector Array는 거대한 물 연못과 가벼운 활성화 된 신틸 레이터를 사용하여 고 에너지 감마선을 찾습니다. 마지막으로,이 실험은 에어 샤워 중에 방출되는 Cherenkov Light라는 청색 방사선을 감지하기 위해 18 개의 광범위한 뷰 뷰 Cherenkov 망원경을 사용합니다.
.CAO가 2009 년에 Lhaaso 건물을 처음 제안했을 때 사람들은 아무것도 볼 수 없을 것이라고 말했습니다. "이론적 인 천장 인 것처럼 보이는 약 100 TEV의 은하의 에너지 스펙트럼에 '컷오프'가 있다는 대중의 믿음이있었습니다."라고 그는 회상합니다. “하지만 나는 그것을 사지 않았습니다. 실험가로서 저의 임무는 실험하는 것이며, Lhaaso는 100 TEV를 넘어서는 알려지지 않은 정권을 위해 정확하게 갈 것입니다.” 천문대의 건설은 2017 년에 시작되었습니다. 2 년 후 Lhaaso가 반 완료되지 않았을 때 운영이 시작되었습니다. Cao와 그의 팀은 처음 몇 개월 동안의 데이터를 사용하여 Galaxy에서 12 개의 PEV 수준의 감마선 소스를보고하여 현재까지 발견 된 총 소스의 총 수를 거의 두 배로 늘 렸습니다. "우리의 결과는 분명히 100 TEV에서 그러한 컷오프가 없다는 것을 분명히 보여 주었다"고 그는 말했다. "대신에 에너지 스펙트럼은 게 성운의 경우와 같이 1 PEV를 넘어서서 계속 확장하고 있습니다."
.특히 중국은 감마선 천문학 분야의 후각 자 였기 때문에 그 결과는 쉽지 않았습니다. CAO는 1986 년 교외 베이징의 복숭아 야드에 중국 최초의 감마선 탐지기를 설립하는 학부생이었던 학부생이었던시기를 기억하고 있습니다. 당시 태평양의 반대편에서는 천체 물리학 자와 노벨상 수상자 제임스 크로 닌이 이미 Casa-Mia (The Chicago airan)라는 프로젝트를 통해 Pev Gamma Rays라는 프로젝트를 감지 할 준비가되어있었습니다. 유타의 사막. Casa-Mia는 당시 100 Tev 이상의 에너지에서 감마 광선을 연구하는 가장 크고 야심 찬 실험이었습니다. 불행히도, 그것은 5 년간의 관찰 중에 어떤 것도 감지하지 못했습니다. Casa-Mia 팀의 일원 인 Ong는“Casa-Mia는 당시 매우 민감했지만 일을하기에는 충분하지 않았습니다. Lhaaso까지 아무도 그 기술을 다시 시도하지 않았습니다. 새로운 천문대는 Casa-Mia가 있었던 모든 것, 더 크고 더 나은 표면 어레이, 훨씬 더 나은 뮤온 탐지기, 영리하게 설계된 레이아웃 및 더 높은 고도입니다. Ong는“그리고 그것이 효과가있는 이유입니다. "개인적으로, 누군가가 우리가 10 년 동안 열심히 일한 일을 취하고 정말 훌륭한 일을했다는 것을 알게되어 매우 기쁩니다."
.앞에
Cao는 게 성운 내에서 발생하는 PEV 수준의 가속도에 대한 통계는 두 개의 광자로 훨씬 제한되어 있다고 Cao는 인정합니다. 그러나 Lhaaso는 매년 적어도 하나 또는 두 번의 이벤트를 감지하도록 설계되었으므로 팀은 몇 년 안에 그 결과를 확인하기를 희망합니다.
우주 가속기 및 우주 광선에 대한 궁극적 인 질문에 답하기 위해 Lhaaso는 다른 탐지기와 협력해야합니다. 이 실험은 앞으로 몇 년 안에 에너지 밴드를 지배 할만 큼 강력하지만 비교적 낮은 각도 해상도와 하늘 범위로 고통 받고 있으며 즉각적인 탐지 능력이 부족합니다. 다가오는 와 파트너 관계를 맺을 것입니다 Cherenkov 망원경 어레이 (CTA)는 북쪽과 남반구에 위치한 100 개가 넘는 망원경을 사용하여 고 에너지 감마 광선을 은하계 안팎으로 감지하려는 전 세계적 노력입니다. Lhaaso와 달리 CTA는 이미징 대기 Cherenkov 망원경을 사용하며 그 전망대에 매우 보완 될 것입니다. CTA의 공동 대변인 인 Ong는“Lhaaso와 CTA는 실제로 우주 광선의 기원을 고정시키기 위해 10 년 정도 함께 달려야 할 것입니다. Lhaaso는 전 세계의 다른 실험과 협력 할 준비가되어 있다고 Cao는 말합니다. 실제로,이 팀은 이미 러시아의 Baikal Gigaton 볼륨 탐지기와 애리조나의 매우 활기 넘치는 방사선 이미징 망원경 어레이 시스템 (Veritas)을 포함한 여러 관측소와 이미 계약에 서명했습니다. Veritas는 Lhaaso가 이전의 Nature에서보고 한 Lhaaso의 일부 소스에 대한 후속 관찰을 시작했습니다. 종이.
Lhaaso는 이번 달 말까지 마지막 건설을 마무리 할 것입니다. Aharonian은“이 작품은 방금 시작되었지만 이미 매우 인상적이지만 시작되었습니다. 이 실험은 현대 천체 물리학 분야에서 고대 천문 강국 인 중국의 빠른 상승을 반영한다고 그는 말했다. 이 나라는 잘 훈련 된 젊은 과학자들과 경제력으로 인해 세계 최고의 천체 물리학 연구를 달성 할 수있는 좋은 위치에 있으며, 기초 과학에 투자하려는 정부의 의지와 함께 정부의 의지가 있다고 그는 밝혔다. Aharonian은“Lhaaso는 오늘날의 중국이 어떻게시기 적절하고 비용 효율적인 방식으로 과학을 할 수 있는지 보여주는 프로젝트 중 하나 일뿐입니다.
