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地球被超強「女神粒子」宇宙射線襲擊,可是我們不知道它來自哪里
2023/11/25

地球被超強「女神粒子」宇宙射線襲擊,我們完全不知道它來自哪里。這是一項令人震驚的發現,因為這種粒子的能量是人類所能制造的最強粒子的百萬倍,而且它的來源是一個宇宙中的空白區域,沒有任何已知的天體。科學家們對這種粒子的如何形成十分好奇,卻又對這種粒子的性質感到困惑,正是由于這種不確定性和未知性,也讓科學家也對它對地球的影響感到擔憂。

宇宙射線是高能粒子,主要由質子或氦核組成,不斷地穿過宇宙的每一寸空間(包括我們的身體)。它們是宇宙中最常見的粒子之一,但大多數的宇宙射線都是能量較低的,不會對我們造成太大的影響。然而,宇宙射線的一小部分,大約每年在每平方英里地區襲擊地球一次,會在宇宙中一些最強烈的現象作用下被加速到更高的能量水平。

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這些額外高能的粒子被稱為「超高能宇宙射線」,它們至少有一艾兆電子伏特(EeV),或者說1百萬億(1后面跟著18個零)電子伏特的能量,比人造粒子加速器產生的最快粒子要高出約一百萬倍。這些粒子的能量相當于一顆網球在100公里/小時的速度下飛行時的動能,或者一顆子彈在射出時的動能。這些粒子的速度接近光速,它們可以穿透大氣層,甚至可以穿透地球的表面。

研究人員在猶他州的Telescope Array項目中探測到了其中一顆超級充電宇宙射線。該項目是由覆蓋超過270平方英里(700平方公里)的獨立分站組成的探測器。這個特殊的粒子具有244 EeV的能量,使它成為自1991年「哦,天啊」(OMG)粒子以來能量最高的宇宙射線——OMG粒子是有史以來探測到的最強大的宇宙射線,其能量為320 EeV,速度超過光速的99.9%。

大阪大都市大學(OMU)的研究人員在一項將于11月24日發表在《科學》雜志上的新研究中描述了這顆最近發現的宇宙射線。他們將這個神秘的粒子命名為「Amaterasu」,以神道教中被認為是日本創世女神的名字。「當我第一次發現這個超高能宇宙射線時,我以為肯定有什麼錯誤,因為它顯示的能量在過去30年中是前所未有的,」OMU的天體物理學家、該研究的主要作者藤井俊博在一份聲明中說。

科學家們不確定這顆超高能射線到底來自何方。「它的到達方向指向宇宙[[大尺度]]結構中的一個空白區域,」研究人員在《科學》雜志中寫道。這個區域沒有已知的星系、星云或其他宇宙結構。這意味著這顆粒子可能是從宇宙的邊緣或者更遠的地方來的,或者是從一個我們還沒有探測到的隱秘的天體來的。

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有可能這顆宇宙射線起源于其他地方,然后被圍繞星星或其他大物體的磁場偏轉朝向我們。然而,相較于能量較低的同類粒子,超高能宇宙射線被偏轉的可能性較小,研究人員寫道。這是因為超高能宇宙射線的電荷很小,所以它們不太受磁場的影響。這也意味著它們可以更準確地指向它們的來源,如果我們能夠找到的話。

目前也不清楚是什麼產生了這麼強大的宇宙射線。研究人員提出了幾種可能的來源,包括超新星爆炸、黑洞合并和脈沖星。這些都是宇宙中一些最激烈的事件,可以釋放出巨大的能量,從而加速粒子到超高能水平。但藤井表示,這顆粒子也可能來自「標準模型(物理學)之外的未知天文現象和新的物理起源」。標準模型是物理學中描述基本粒子和力的理論,但它也有一些局限性和不足之處。也許這顆粒子是一種新的粒子,或者是一種新的力的表現,或者是一種我們還沒有發現的宇宙現象的產物。

研究人員對1991年的OMG粒子的起源仍然不確定。有些人認為它可能來自一個活躍的星系核,也就是一個巨大的黑洞吞噬周圍物質時產生的高能輻射區域。有些人認為它可能來自一個更遙遠的地方,比如宇宙的暗物質或暗能量。暗物質是一種我們還不能直接觀測到的物質,但它占據了宇宙的大部分質量。暗能量是一種我們還不完全理解的力,但它導致了宇宙的加速膨脹。

這些超高能宇宙射線對我們有什麼影響呢?一般來說,它們不會對我們造成太大的危害,因為它們非常稀少,而且大多數都會被大氣層阻擋。但是,它們也可能引發一些有趣的現象,比如產生一種叫做「空氣簇射」的光芒,或者在地球的地殼中留下一些微小的核反應的痕跡。這些現象可以幫助科學家們研究這些粒子的性質和來源,以及它們與其他物理過程的關系。

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