柳若愚

(南京大学天文与空间科学学院南京 210023)

近日,我国的重大科技基础设施“高海拔宇宙线观测站”(Large High Altitulde Air Shower Observatory,LHAASO)在《Nature》期刊上发表了首批科学结果[1].LHAASO利用其1/2阵列在2020年1月至11月这段时期的数据,共发现了12个显著性大于7倍标准偏差的超高能伽马射线(指能量大于100 TeV的光子,1 TeV=1012eV)源.

LHAASO坐落于四川省稻城县的海子山上,海拔4410 m,由平方公里阵列(Kilometers Square Array,KM2A)、水切伦科夫探测器阵列(Water Cherenkov Detector Array,WCDA)以及广角切伦科夫望远镜阵列(Wide Field Cherenkov Telescope Array,WFCTA)组成.此次发现使用的是KM2A的数据,该阵列由5195个电磁粒子探测器和1188个缪子探测器组成,占地面积约1 km2.超高能伽马射线进入大气层后会与大气中的原子核发生反应,自身被吸收,并产生一代又一代的大量次级正负电子对,这个现象被称为广延大气簇射.KM2A阵列主要通过电磁粒子探测器测量这些正负电子对来还原初级光子的能量与方向.同时,高能宇宙线在进入大气层后同样会引发广延大气簇射现象,产生大量的次级粒子,因此对于探测超高能伽马射线来说是一种噪音.但宇宙线所引发的级联中除了正负电子对之外,也包含大量的缪子,可以被KM2A的缪子探测器捕捉到,因此KM2A可以通过一个簇射事件中缪子与正负电子的比例将超高能伽马射线事件准确地挑选出.1 km2的大探测面积以及对超高能伽马射线事件的准确挑选能力,使得LHAASO成为当今世界最灵敏的超高能伽马射线探测器.

LHAASO本次发现的12个源集中分布在银道面上,同时考虑到超高能伽马射线的平均自由程……