國家重大科技基礎設施“高海拔宇宙線觀測站（LHAASO）”（簡稱“拉索”）正式發(fā)布了迄今最亮的伽馬射線暴（簡稱“伽馬暴”，編號GRB 221009A）的高能伽馬輻射的精確能譜，該結果挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的伽馬暴余輝的標準輻射模型，揭示出宇宙背景光在紅外波段強度低于預期。同時，該能譜為檢驗愛因斯坦相對論的適用范圍、探索暗物質候選粒子——軸子等新物理研究方面提供了重要信息。相關結果于北京時間11月16日在《科學進展》（Science Advances）上發(fā)表，由中國科學院高能物理研究所牽頭的拉索國際合作組完成。

　　伽馬暴是來自天空中某一方向的伽馬射線突然增強的閃爍現象，是宇宙大爆炸之后最劇烈的天體爆炸現象，最早在1967年被發(fā)現，2019年以來人類發(fā)現了3例伽馬暴輻射光子的最高能量達到1 TeV（1 TeV=1萬億電子伏特）。2022年10月9日拉索記錄到來自伽馬暴GRB 221009A是史上最亮伽馬暴，在60年的伽馬暴研究歷史上具有里程碑意義。

　　高能伽馬光子在飛行時會被宇宙中彌漫的背景光吸收，伽馬光子能量越高，被吸收得越強烈。反過來，根據伽馬射線被吸收的程度，也可以研究宇宙背景光的強度與性質。GRB 221009A的極高亮度使我們有機會探測到來自24億光年外宇宙深處所產生的高能伽馬光子，這一結果將促使人們重新考慮宇宙中星系的形成和演化過程。

　　如果標準的宇宙演化模型正確，宇宙背景光對高能伽馬光子的吸收低于理論預期也可能意味著存在某種超出當前粒子物理標準模型的新物理機制。比如，作為愛因斯坦狹義相對論基礎的洛倫茲對稱性如果有非常微小的破壞，這種效應在伽馬光子24億光年的長距離飛行中就會被放大為可觀測現象，從而能夠解釋拉索觀測到的高能伽馬能譜。另一方面，軸子是標準模型之外的一種新粒子，也是當前被廣泛討論的暗物質候選粒子之一，軸子的存在也可以解釋拉索觀測到的高能伽馬光子弱吸收現象。如今拉索發(fā)布了最亮伽馬暴的精確伽馬光子能譜，開啟了新物理探索之門，預期將會引發(fā)更多相關物理研究。

　　拉索是國家重大科技基礎設施，位于四川省稻城縣海拔4410米的海子山，是由5216個電磁粒子探測器和1188個繆子探測器組成的一平方公里地面簇射粒子探測器陣列、7.8萬平方米水切倫科夫探測器陣列以及由18臺廣角切倫科夫望遠鏡組成的復合陣列。拉索于2021年7月建成并開始高質量穩(wěn)定運行，是國際上最靈敏的超高能伽馬射線探測裝置，具有大視場和全天候的特點，每天可以監(jiān)視2/3的天區(qū)范圍，這次發(fā)現充分體現了拉索國際領先的靈敏度和獨特優(yōu)勢。（總臺央視記者 鄭瑋瑋）