作者:赵熙熙 来源:中国科学报 发布时间:2014-4-17 8:46:13
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伽马射线探测器初定“两口之家”
将追踪高能光子,探索黑洞、暗物质与相对论

CTA将在南北半球各建立一个望远镜阵列。
图片来源:DESY/Milde Science Comm./Exozet
 
本报讯 当超高能的伽马射线猛烈撞击地球大气层时,它们会引发粒子雨,并释放出一种昏暗的蓝光。利用这种光,天文学家可以追踪罕见的伽马射线(每平方米的大气每月只会发生几次撞击)直至它们的源头——宇宙中的一些剧烈事件,例如特大质量黑洞。不过,研究人员必须首先为计划中的斥资2亿欧元(2.77亿美元)建造的切伦科夫望远镜阵列(CTA)找到一个家,或者更确切地说,这是一个两口之家。该望远镜阵列将由位于北半球的一个19座碟形天线阵列与位于南半球的一个99座碟形天线阵列共同组成。
 
在4月10日于德国慕尼黑召开的一次会议上,来自12个CTA合作国家的代表正在逐渐接近最终的目标。在南半球,代表们已经将名单缩小至两个候选地址:纳米比亚南部的Aar和智利阿塔卡玛沙漠的Cerro Armazones。而在北半球,4个候选地址将展开最终的角逐:其中两个位于美国,另两个则分别位于墨西哥和西班牙。
 
科学家希望该委员会最终能够选择一个最“靠谱”的地址。2013年,一个CTA科学家委员会基于环境因素,例如气候和地震风险提出了一个更为宽泛的候选地址名单。
 
而最新的决定则增加了对东道国政治稳定性及经济贡献的考虑。曾帮助制定CTA计划的美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的物理学家Rene Ong表示:“这个过程比我们希望的慢一些,但它一直在前进,这一点很重要。”
 
这一阵列将用来研究一处尚未开发过的能量区域的光子:高达100兆电子伏特。当由质子和其他核子构成的宇宙射线在中子星和黑洞的表面被加速,并与恒星风发生碰撞时便会释放出这些光子。
 
CTA将会聚焦于银河系的中心,这是因为科学家认为暗物质就隐藏在那里;许多理论预测,暗物质粒子将彼此湮灭,进而释放出能够被CTA所探测到的伽马射线。该阵列所探测的物理现象的能量尺度远远超出了最强大的加速器所能探测的范围。
 
CTA还将探索量子引力理论,该理论试图调和量子力学与爱因斯坦引力理论之间的关系。一些理论预测,波长接近时空泡沫量子尺度的超高能光子将比来自相同源头的低能光子运行的稍慢一些。在不同能量范围观测伽马射线将能够揭示这种到达时间的滞后。
 
CTA委员会打算在今年年底最终确定南半球的选址。而委员会主席、德国联邦教育与研究部副部长Beatrix Vierkorn-Rudolph则表示,北半球的选址工作可能需要更长的时间。天文学家希望该望远镜阵列到2015年年底便能够开工建设,并在2020年左右可以全面运转。
 
伽马射线是原子核能级跃迁蜕变时释放出的射线,是波长短于0.2埃的电磁波。伽马射线有很强的穿透力,工业中可用来探伤或流水线的自动控制。伽马射线对细胞有杀伤力,医疗上用来治疗肿瘤。(赵熙熙)
 
《中国科学报》 (2014-04-17 第2版 国际)
 
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