(被抄襲后重發(fā),看過的同學(xué)請忽視,謝謝) 一個(gè)光子打在你身上會有什么后果?你可能聳聳肩膀,會有什么后果呢,每天我都被無數(shù)的光子打呢,一個(gè)光子,根本不可能有任何感覺。是的,根據(jù)科學(xué)家們的研究,人眼能感知的光信號,至少需要5到7個(gè)光子,當(dāng)然也有人稱人眼能感知到3個(gè)光子,甚至單個(gè)光子,但似乎沒有多大的說服力。 也就是說,單個(gè)光子的能量極小極小,完全可以直接忽視——當(dāng)然,你不想忽視也得忽視,因?yàn)槟慊緵]法用你身上的任何組織和器官去感知到單個(gè)光子。然而事情真的是這樣的嗎? 那是你還沒被宇宙中超高能的單個(gè)光子擊中過!最近,來自中國、日本28個(gè)機(jī)構(gòu)的科學(xué)家,利用建在青藏高原的塑料和水池組成的探測器,發(fā)現(xiàn)了宇宙中射來的有史以來最高能量的光子,一個(gè)光子蘊(yùn)藏的能量,就相當(dāng)于一只飛行中的大黃蜂所蘊(yùn)藏的動(dòng)能——這樣的光子要是有一束和你親密接觸,你能想象會發(fā)生什么事嗎? 這個(gè)探測器位于海拔4300米的西藏羊八井中國宇宙線國家野外科學(xué)觀測研究站,由地面和地下兩個(gè)部分組成。地面是西藏AS陣列,由覆蓋面積達(dá)65700平方米的597個(gè)塑料閃爍探測器組成;地下是西藏MD陣列——水-契倫科夫探測器,由埋藏在地面探測器下2.4米,裝滿液態(tài)水的64個(gè)混凝土池組成,每個(gè)池子蓄水達(dá)80噸。 當(dāng)來自太空,以光速或近光速運(yùn)動(dòng)的粒子撞進(jìn)探測器后,會在介質(zhì)中形成一種類似于超音速飛機(jī)突破音障時(shí)產(chǎn)生的音爆現(xiàn)象——契倫科夫輻射,這是一種藍(lán)色的輝光,可以由光敏設(shè)備探測到。 經(jīng)過3年多的觀測,科學(xué)家們獲得了大量數(shù)據(jù),在排除了探測器的潛在噪音后,最終篩選出了24個(gè)能量高于100TeV(1TeV=10^12電子伏特)的高度可靠的高能光子事件,其中兩個(gè)的能量達(dá)到了450TeV,是世界上此前觀測到的伽馬射線最高能量的5倍,可見光能量的上百萬億倍。 最關(guān)鍵的是,由于光子是不帶電的,不像其它帶電粒子會在銀河系中被磁場偏來偏去,科學(xué)家們確定這些高能事件都來自1000年前爆炸的,距地球約6500光年的蟹狀星云——中國古代天文學(xué)家在1054年記錄了它的超新星爆炸,現(xiàn)在它是這顆超新星的殘骸,由氣體和塵埃組成,中間是一顆直徑約30公里,每秒旋轉(zhuǎn)30.2次的脈沖星。 當(dāng)然,這不是地球探測到的最高能量宇宙射線粒子,最高的是一個(gè)被稱為“額的個(gè)神啊”(Oh-My-God particle)的粒子,來自美國猶他州鹽湖城沙漠的蠅眼探測器,能量達(dá)3X10^20eV,速度達(dá)光速的99.99999999999999999999951%,穿越銀河系只需3分多鐘(按它自己的時(shí)間),相當(dāng)于一個(gè)質(zhì)子攜帶了一個(gè)時(shí)速120公里的棒球的能量,如果把它換成一個(gè)直徑30米的隕石,可以直接將地球氣化。 雖然這次探測到的光子能量只有10^14eV級別,然而和“額的個(gè)神啊”不同的是,它是沒有靜止質(zhì)量的光子!根據(jù)科學(xué)家們的說法,一顆這種高能光子攜帶的能量,就相當(dāng)于一只在空中飛行的大黃蜂的動(dòng)能,這和“我的個(gè)神啊粒子”又有什么區(qū)別呢? 中日科學(xué)家的這次合作,讓我們了解到地球上實(shí)驗(yàn)室很難做到的物理過程,打開了研究宇宙問題的新窗口,將讓全世界高能宇宙射線的研究邁上一個(gè)更高的臺階。 這項(xiàng)研究即將發(fā)表在《物理評論快報(bào)》上。 徐德文5分鐘科學(xué)頻道公眾號:xudewen028,最新、最前沿、最有趣! |
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