科学家发现迄今最强宇宙射线 能量是闪电的100万亿倍

11月23日，《科学》杂志发表的一篇论文显示，美国犹他州的望远镜阵列捕捉到迄今为止能量最强的一束宇宙射线。唯一能和这次的发现相提并论的，是1991年科学家捕捉到的一种超高能粒子，其能量之强大让科学家们惊呼其为“天哪粒子”（Oh My God粒子）。本次发现是日本京都大学和美国犹他州立大学合作的科研项目产生的成果。论文作者认为，这种极其罕见的超高能粒子所形成的射线，是从银河系之外传播到地球的。这篇论文按日本上古神话传统，将这次捕捉到的例子命名为“天照粒子”。

京都大学研究者绘制的“天照粒子”射线示意图

超高能宇宙射线（UHECR）是来自太空的亚原子带电粒子。如果以电压来举例，自然界一次响彻天空的闪电所蕴含的能量大约为100万至300万伏特，而这一束宇宙射线蕴含的能量为2.44万亿亿伏特（即244乘以10的18次方），相当于地球上一次闪电的100万亿倍。

论文显示，“天照粒子”形成的宇宙射线，是在2021年5月27日经过犹他州上空的大气层时，将次级粒子倾泻到地球地面并被望远镜阵列捕获。据悉，该望远镜阵列位于犹他州的沙漠里，是由507个宇宙射线探测器构成，每一个探测器的表面积大约有乒乓球桌或台球桌那么大。

位于犹他州沙漠的探测器

宇宙射线是由带电粒子组成，穿过太空并不断落在地球上。太阳每时每刻都在发出很低能量水平的射线，但极高能量的宇宙射线往往来自其他星系，甚至银河系之外。

研究合著者、犹他大学教授约翰·马修斯解释说：“如果你伸出手，每秒都会有一束宇宙射线穿过你的手掌，但这些是低能量的东西。真正高能的宇宙射线，相当于每平方公里的土地上每个世纪就出现一次，它永远不会穿过你的手。”

根据犹他州立大学的说明，这片沙漠中的望远镜阵列能够捕获2900平方公里范围内的宇宙射线引发的粒子簇射，这个面积相当于美国罗德岛州的大小。“在茫茫宇宙中能捕捉到恰好经过这个范围的宇宙射线，的确是非常碰运气的事情。”

鉴于该粒子的异常高能量，它的到达方向应该与其来源更紧密相关。然而，研究结果表明，它的到达方向没有显示明显的源星系或任何其他已知的天体。相反，它指向宇宙大尺度结构中的空洞——一个很少有星系“居住”的区域。这表明它拥有银河系外邻域的未知来源，又或是人们对相关高能粒子物理学的理解不完整。

宇宙射线会给宇航员带来DNA结构损伤等健康风险，并且有可能导致计算机发生故障。不过，科学家称，这些超高能粒子最终会消散到浩瀚的宇宙中，因此粒子撞击地球的机会很小，而且地球的大气层在很大程度上会保护人类免受粒子的有害影响。

红星新闻记者 郑直 综合自科技日报、《科学》杂志