该结果揭示出宇宙背景光在红外波段强度低于预期，仅为预期的40%。同时，该能谱为考验爱因斯坦相对论的适用范围、探索暗物质候选粒子——轴子等新物理研究方面供应了主要信息。干系结果于美国东部韶光11月15日在《科学进展》（Science Advances）上揭橥。
“拉索（LHAASO）”精确丈量到迄今最亮伽马射线暴的高能辐射能谱。中国科学院高能物理所供图
史上最亮伽马暴落在“拉索”不雅观测范围内
伽马射线暴（简称“伽马暴”），是来自天空中某一方向的伽马射线溘然增强的闪烁征象，是宇宙大爆炸之后最剧烈的天体爆炸征象。自从1967年人类创造首个伽马暴以来，已探测到近万例伽马暴。
伽马暴短至千分之一秒，长则数小时，其几秒钟辐射的能量相称于太阳100亿年辐射能量的总和。短韶光的伽马暴是由两颗临近的致密星体（黑洞或中子星）并合产生，而永劫光的伽马暴是由巨大恒星（超级恒星）在燃料耗尽时坍缩爆炸产生。2019年以来，人类创造了3例伽马暴辐射光子的最高能量达到1 TeV（1 TeV=1万亿电子伏特）。
约20亿年前，一颗比太阳重20多倍的大质量恒星燃烧完其核聚变燃料，瞬间坍缩引发巨大的爆炸火球，发出了一个持续几百秒的巨大“宇宙烟花”——伽马暴。火球与星际物质碰撞产生的大量万亿电子伏特高能伽马光子穿过茫茫宇宙，径直飞向地球，于2022年10月9日抵达“拉索”的视场范围，6万多个伽马光子被“拉索”网络到。
这一伽马暴产生于间隔地球24亿光年的宇宙深处，被命名为GRB221009A，是迄今史上最亮的伽马暴。“拉索”记录到来自这一伽马暴的高达10 TeV以上的伽马光子，在60年的伽马暴研究历史上具有里程碑意义。科学家推断如此亮的伽马暴扫过地球的概率是千年一次。
宇宙背景光对高能伽马光子的接管低于理论预期
伽马暴GRB221009A将向科研职员揭示哪些宇宙的奥秘？关于它的研究也随之展开。
此前，“拉索”风雅丈量了其TeV辐射随韶光变革的完全行为，确定了其辐射起源于余辉辐射，并揭示了记录到此伽马暴历史最亮的成因，干系成果已于2023年6月在《科学》（Science）上揭橥。
据中国科学院高能物理所研究员、“拉索”实验互助组物理折衷人陈松战先容，在伽马暴标准模型中，余辉辐射起源于以靠近光速翱翔的爆炸物与周围环境气体物质的碰撞，碰撞产生的高速激波会把电子加速到非常高的能量，这些电子进一步撞击周围的光子，成为高能伽马辐射。
理论上，这种辐射的光子能量越高，其辐射强度衰减得就越快。但本次“拉索”却通过精确丈量其辐射能谱创造，伽马暴辐射一贯延伸到13 TeV。该能谱对伽马暴余辉标准模型提出了寻衅，预示着伽马暴余辉的10TeV旁边光子可能产生于更繁芜的粒子加速过程或者存在新的辐射机制。
中国科学院高能物理所研究员、“拉索”实验互助组专家毕效军说，恒星发出的光弥散在宇宙中，这些宇宙中弥漫的背景光就像“迷雾”一样，高能伽马光子在翱翔时会被这些“迷雾”接管，伽马光子能量越高被接管得就越强烈。以是，“拉索”能够探测到来自银河系内天体的PeV（1 PeV=1000TeV）伽马光子，却很难探测到来自宇宙深处的伽马暴10TeV伽马光子。反过来，根据伽马射线被接管的程度，也可以研究宇宙背景光的强度与性子。
宇宙背景光是宇宙中不同间隔处所有的星系辐射产物的总和，与宇宙蜕变密切干系。GRB221009A的极高亮度使科研职员有机会探测到来自24亿光年外宇宙深处所产生的高能伽马光子。
按照目前的宇宙蜕变模型，1 TeV伽马光子翱翔24亿光年被背景光接管的概率约为80%，而10 TeV伽马光子被接管的概率则超过99.5%。本次基于“拉索”丈量的精确能谱，让科研职员反过来推算出宇宙背景光对高能伽马光的接管低于预期，红外波段宇宙背景光的强度仅为现有宇宙学模型预期的40%旁边。也便是说，“迷雾”的浓度更稀薄透明，光子更随意马虎透过。
这一结果将匆匆使人们重新考虑宇宙中星系的形成和蜕变过程。
结果揭示多个可能性，开启新物理探索之门
另一方面，如果标准的宇宙蜕变模型精确，宇宙背景光对高能伽马光子的接管低于理论预期，也可能意味着存在某种新物理机制，这种新机制超出当前粒子物理标准模型。
一种可能的情形是，作为爱因斯坦狭义相对论根本的“洛伦兹对称性”如果有非常眇小的毁坏，这种效应在伽马光子24亿光年的长间隔翱翔中就会被放大为可不雅观测征象，从而阐明“拉索”不雅观测到的高能伽马能谱。
还有一种可能——轴子的存在也可以阐明“拉索”不雅观测到的高能伽马光子弱接管征象。轴子是标准模型之外的一种新粒子，也是当前被广泛谈论的暗物质候选粒子之一。伽马光子和轴子转换后能够在宇宙中自由穿行而不受限定，因此高能伽马光子能够穿行更远的间隔。
“‘拉索’这次发布最亮伽马暴的精确伽马光子能谱，开启了新物理探索之门，预期将会引发更多干系物理研究。”中国科学院高能物理所研究员、“拉索”项目首席科学家曹臻说。
新闻背景：
“拉索”是国家重大科技根本举动步伐，位于四川省稻城县海拔4410米的海子山，是由5216个电磁粒子探测器和1188个缪子探测器组成的一平方公里地面簇射粒子探测器阵列、7.8万平方米水切伦科夫探测器阵列以及18台广角切伦科夫望远镜组成的复合阵列。
“拉索”于2021年7月建成并开始高质量稳定运行，是国际上最灵敏的超高能伽马射线探测装置，具有大视场和全天候的特点，每天可以监视2/3的天区范围，这次创造充分表示了“拉索”国际领先的灵敏度和独特上风。
新京报 张璐
编辑 陈静 校正 吴兴发
