【Technews科技新報(bào)】超高能宇宙射線,、高能微中子和高能伽馬射線的起源是宇宙物理學(xué)的最大奧秘,，現(xiàn)在，有個(gè)全新模型可同時(shí)解釋這 3 種擁有極端能量的粒子可能都來自同一地方:由強(qiáng)壯的超大質(zhì)量黑洞噴流加速產(chǎn)生,。

1962 年,，科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)超高能宇宙射線(Ultra-high-energy cosmic ray，UHECR),，以光速穿越黑暗,，是來自外太空的帶電高能次原子粒子，沒人能確定它們的起源地,，其能量遠(yuǎn)超過地球最強(qiáng)大的粒子加速器──大型強(qiáng)子對撞機(jī)所能產(chǎn)生的能量,，至少高出數(shù)百萬倍。

微中子則是一種質(zhì)量最小,、有如幽靈般的粒子，它們能輕易穿透物質(zhì)而不被察覺(比如它在太陽最高溫核心處形成,，然后悄無聲息的穿透太陽外層);它們也很少和別人打交道,，不會參與電磁交互作用及強(qiáng)交互作用,，想發(fā)現(xiàn)它們就像諜對諜。

伽馬射線則是目前宇宙擁有最高能量的電磁波,，波長在 0.01 納米以下,，穿透力極強(qiáng)，能量比可見光高出 10 億倍以上,。

由于這 3 種粒子各有千秋,，過去科學(xué)家自然而然選擇分開追蹤，或以不同的方法為這些粒子牽線,，比如當(dāng)宇宙射線與物質(zhì)相互作用時(shí)應(yīng)該會產(chǎn)生伽瑪射線,，也可能產(chǎn)生中微子。

賓州大學(xué)物理學(xué)及天體物理學(xué)助理教授 Kohta Murase 稱"超高能宇宙射線",、"高能微中子"和"高能伽馬射線"為"宇宙使者",，他認(rèn)為，3 種粒子的速度幾乎旗鼓相當(dāng)不會是單純巧合,，因此他和團(tuán)隊(duì)基于詳細(xì)的數(shù)值計(jì)算,、匹配每個(gè)粒子的觀測值，終于提出一個(gè)"三合一"新模型,，解釋這 3 種粒子為何在宇宙中有驚人相似的功率輸入,。

怪物黑洞是關(guān)鍵

團(tuán)隊(duì)將目光瞄向了活躍星系核(AGN)，這是半個(gè)世紀(jì)以來認(rèn)定為帶來宇宙射線的最大嫌疑犯,，星系核中心是一個(gè)超大質(zhì)量黑洞,，有些伴隨強(qiáng)大噴流，以光速吐出些粒子殘?jiān)?。?dāng)高能高能宇宙射線從噴流摩擦中產(chǎn)生時(shí),，新模型順便解釋了高能微中子和高能伽馬射線都是高能宇宙射線和其他星系團(tuán)、氣體碰撞時(shí)產(chǎn)生的子粒子,。

新模型試圖為多粒子物理學(xué)提供大一統(tǒng)格局,，幫助未來研究能更得心應(yīng)手，畢竟揭開極端能量宇宙粒子的秘密,，對深入了解宇宙至關(guān)重要,。

▲ 超高能宇宙射線、高能微中子和高能伽馬射線起源的"三合一"新模型,。(Source:賓州大學(xué))

Three types of extreme-energy space particles may have unified origin

Monster-Black-Hole Jets May Finally Explain 3 Superfast Cosmic Particles

(首圖來源:NASA)