2021年,一颗以日本太阳神命名的粒子撞向地球。它的能量是欧洲大型强子对撞机(LHC)所能产生粒子的4000万倍——相当于一颗高速飞行的网球,全部压缩进一个微观粒子。这颗"天照粒子"(Amaterasu particle)是人类探测到的第二强宇宙射线,仅次于1991年那枚被命名为"哦我的上帝"(Oh-My-God particle)的神秘访客。
但诡异的是,天照粒子似乎来自一片虚空。没有恒星,没有黑洞,没有任何已知的天体活动迹象。这个方向上的宇宙,安静得不像话。
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宾夕法尼亚州立大学Eberly科学学院的Kohta Murase团队最近提出了一个新解释。他们认为,这些超高能宇宙射线可能并非来自我们此前猜测的质子,而是比铁更重的原子核。这一假设如果成立,将彻底改写我们对宇宙加速器机制的理解。
过去60多年,天体物理学家一直在寻找这些粒子的源头。候选名单包括:大质量恒星坍缩形成中子星或黑洞的过程,以及两颗中子星的碰撞。为了理解后者的暴力程度,不妨想象:中子星的物质密度高到一茶匙就能重达1000万吨——相当于8.5万头成年蓝鲸的质量。把太阳级别的质量压缩到直径约20公里,再让两个这样的天体相撞,释放的能量确实惊人。
但能量只是问题的一半。Murase指出,超高能宇宙射线只能由宇宙中最强大的源头加速。当科学家在地球上探测到单个粒子时,理论上可以通过能量、到达方向和预期的磁场偏转来反推其来源。然而,重原子核在星际磁场中的行为与质子完全不同——它们更容易偏转,也更难追踪。
如果天照粒子确实是重核,那么它看似来自虚空的现象就有了解释:它的实际源头可能被磁场"藏"了起来,或者我们之前对星际磁场的模型存在偏差。这个60年的谜题,或许正迎来第一个真正的突破口。
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