[其他]重大发现！我国宇宙观测站收到天鹅座万年前来“信” [复制链接]

今天上午10点，
　　中国科学院高能物理研究所和Springer Nature
　　举行的联合发布会上，
　　公布了一项重大成果：
　　位于甘孜稻城的国家重大科技基础设施“高海拔宇宙线观测站（LHAASO）”在银河系内发现大量超高能宇宙加速器，并记录到最高1.4拍电子伏伽马光子（拍=千万亿），这是人类观测到的最高能量光子，这改变了人类对银河系粒子加速的传统认知，标志着由此开启“超高能伽马天文学”的时代。
　　该研究工作由中国科学院高能物理研究所牵头的LHAASO国际合作组完成，这些发现将于2021年5月17日发表在《Nature》（《自然》）。
　　据介绍，此次发现的能量超过拍电子伏的光子，来自天鹅座内非常活跃的恒星形成区。还发现了12个稳定伽马射线源，是位于LHAASO视场内银河系内最明亮的一批伽马射线源。此次观测到的源，它们都具有0.1拍电子伏以上的伽马辐射，也叫“超高能伽马辐射”。
　　这些探测到的超高能光子能以接近光速送达地球，这表明银河系内遍布拍电子伏加速器，而人类在地球上建造的最大加速器（欧洲核子研究中心LHC）只能将粒子加速到0.01拍电子伏。
　　这些发现表明以天鹅座恒星形成区、蟹状星云等为代表的年轻的大质量星团、超新星遗迹、脉冲星风云等是银河系超高能宇宙线起源的最佳候选天体，有助于破解宇宙线起源这个“世纪之谜”。
　　此次重大发现，挑战了过去高能天体物理的“标准模型”，甚至于对更加基本的电子加速理论提出了挑战。科学家们由此需要重新认识银河系高能粒子的产生、传播机制，探索极端天体现象及其相关的物理过程并在极端条件下检验基本物理规律。
　　没看懂？
　　一脸懵？
　　科普来了
　　“在银河系内发现大量超高能宇宙加速器和人类观测到的最高能量光子......”“这些发现突破了人类对银河系内超高能粒子加速的传统认知......”“将开启“超高能伽马天文学”的新时代......”
　　有多少人和小编一样
　　上面这些字每个都认识
　　但合在一起就不认识了
　　不要迷茫，科普来了！
　　1.什么是LHAASO？它到底有多牛？
　　LHAASO(Large High Altitude Air Shower Observatory) 全称为：高海拔宇宙线观测站。
　　2017年，国家重大科技基础设施——LHAASO在四川稻城海子山开建，经过4年建设，预计今年7月将整体完工。
　　具体来说，它是捕捉“天外来客”的“火眼金睛”、国之重器，它是目前世界上灵敏度最高的超高能伽马射线观测站，它将助力于破解宇宙线起源这一“世纪之谜”，在建设过程中，它已经陆续有1/2、3/4的阵列投入科学运行。
　　LHAASO的核心科学目标就是：探索高能宇宙线起源以及相关的宇宙演化、高能天体演化，寻找暗物质。
　　LHAASO凭借其高海拔、大面积以及极强的背景排除能力成为世界上最灵敏度的超高能伽马射线观测站，就在四川稻城的海子山上；项目还没建完，就取得了重大成果，你说牛不牛？
　　2.什么是宇宙线？我们为什么要观测它？
　　宇宙线是来自宇宙空间的高能粒子，是连接宇观与微观的重要载体，对它们的研究贯穿粒子物理学、宇宙学、天体物理学三大学科领域，直接关系宇宙中高能粒子如何被加速以及怎么传播，是人类探索宇宙及其演化的重要途径。
　　3.“超高能宇宙加速器”——到底是什么？
　　能将宇宙线加速到高达千万亿电子伏特（PeV）级别的天体，被称为“拍电子伏宇宙加速器”（PeVatron），又名超高能宇宙加速器。
　　超高能宇宙线加速器可能是银河系内活动最为剧烈的天体。根据理论模型，超新星遗迹、恒星形成区和银河系中心的超大质量黑洞等，是最可能的超高能宇宙加速器。
　　4.如何理解“人类观测到的最高能量光子”？
　　LHAASO探测到来自银河系内的能量1.4拍电子伏的伽马光子（拍=千万亿），这是人类迄今观测到的最高能量光子。这个光子，改变了人类对银河系粒子加速的传统认知。要知道，人类在地球上建造的最大加速器（欧洲核子研究中心的LHC）只能将粒子加速到0.01拍电子伏。
　　此前，银河系内的宇宙线加速器存在能量极限是个“常识”，过去预言其辐射出的光子的能量极限就在0.1拍电子伏附近，而LHAASO的新发现完全打破了这个极限，为我们开辟了一个全新的探索空间。
　　5.“超高能伽马天文学”的新时代来了？
　　1989年，亚利桑那州惠普尔天文台发现了首个具有0.1 TeV以上伽马辐射的天体，标志着“甚高能”伽马射线天文学时代的开启，在随后的30年里，已经发现超过两百多个“甚高能”伽马射线源。但是，直到2019年，人类才探测到首个具有“超高能”伽马射线辐射的天体。
　　令人惊喜的是，仅基于1/2规模的LHAASO不到1年的观测数据，就将“超高能”伽马射线源数量提升到了12个。
　　随着LHAASO的建成和持续不断的数据积累，可以预见这一最高能量的天文学研究将给我们展现一个充满新奇现象的“超高能宇宙”，为探索极端天体物理现象提供丰富的数据。
　　我们知道，由于宇宙大爆炸产生的背景辐射无所不在，它们会吸收高于1 PeV的伽马射线。在银河系之外，即使它们产生出来，由于被背景辐射严重吸收，我们也接受不到。由此可见，LHAASO打开的这个在PeV能量观测银河系的窗口，对于研究遥远的宇宙也具有特殊意义。
　　宇宙无限
　　浩瀚宇宙还有许多秘密
　　等着我们去发现
　　来源 | 四川观察

https://mp.weixin.qq.com/s/rw0pd1yqgGR-zTri1qgv1A

位于四川稻城的高海拔宇宙线观测站（LHAASO）有了重大发现！



5月17日上午，“高海拔宇宙线观测站发现首批‘拍电子伏加速器’和最高能量光子”联合发布会在北京举行。



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发布会现场图片


位于甘孜州稻城县海子山的国家重大科技基础设施“高海拔宇宙线观测站（LHAASO）”在银河系内发现大量超高能宇宙加速器，并记录到最高1.4拍电子伏伽马光子，这是人类观测到的最高能量光子，改变了人类对银河系的传统认知，开启了“超高能伽马天文学”的新时代。这些发现将于2021年5月19日发表在《Nature》（《自然》）。该研究工作由中国科学院高能物理研究所牵头的LHAASO国际合作组完成。



在稻城海拔4410米的LHAASO宇宙线观测站，1188个土堆按序整齐排列，这些土堆就是这次观测1.4拍电子伏伽马光子的功臣——缪子探测器。这也是世界上海拔最高、规模最大、灵敏程度最强的宇宙线观测站。



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中国科学院高能物理研究所副研究员LHAASO电磁粒子探测器组员赵静表示，鉴别高能的光子的主要设施就是这个缪子探测器。“它是一个掩埋在2.5米的土层下面的一个1.2米深的纯净水探测装置。通过发现高能的光子，跟普通宇宙线的差异、缪子的数量的差异来发现，这个源出的原来是一个高能的光子，而不是成千上万个宇宙线粒子。”赵静说。



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而每个土堆下面都埋有44吨超纯水作为介质，基本可以达到免维护的作用。赵静表示：“我们对它的要求是十年内，它的信号下降要小于20%。这个要求是很高的，我们就需要保证水体的纯净度、透光率。所以我们就选用的是超纯水，它是世界上纯净度最高的水。可以说这个水里面除了水分子，就没有其他的了。”



据了解，目前在建的LHAASO（拉索）是第三代高山宇宙线实验室。高山实验是宇宙线观测研究中能够充分利用大气作为探测介质、在地面进行观测的手段，探测器规模可远大于大气层外的天基探测器。对于超高能量的宇宙线，这是唯一的观测手段。第一代和第二代分别位于云南和西藏，第三代则选择了四川。



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WCDA探测器安装负责人李会财表示，“选址四川有几个因素，一个是四川稻城海子山这边是高海拔，有利于原初宇宙线的探测。另一个是这里的交通比较便利，不仅紧临省道227，距离亚丁机场也只有8公里，方便人员还有物资的往来。再有就是，这样一个国家级的项目，国家投资就是9个亿，地方配套了3个亿，四川省政府，还有地方都给予了极大的支持。”



高海拔宇宙线观测站尚在建设中，这次报道的成果是基于已经建成的1/2规模探测装置，在2020年内11个月的观测结果。科学家们发现了能量超过拍电子伏的光子，来自天鹅座内非常活跃的恒星形成区。还发现了12个稳定伽马射线源，能量一直延伸到1拍电子伏附近，这是位于LHAASO视场内银河系内最明亮的一批伽马射线源，测到的伽马光子信号高于周围背景7倍标准偏差以上，源的位置测量精度优于0.3°。这次观测积累的数据还很有限，但所有能被LHAASO观测到的源，它们都具有0.1拍电子伏以上的伽马辐射，也叫“超高能伽马辐射”。这表明银河系内遍布拍电子伏加速器，而人类在地球上建造的最大加速器（欧洲核子研究中心的LHC）只能将粒子加速到0.01拍电子伏。银河系内的宇宙线加速器存在能量极限是个“常识”，过去预言的极限就在0.1拍电子伏附近，从而预言的伽马射线能谱在0.1拍电子伏以上有“截断”现象。LHAASO的发现完全突破了这个“极限”，大多数源没有截断。这些发现开启了“超高能伽马天文”观测新时代，表明以天鹅座恒星形成区、蟹状星云等为代表的非热辐射天体，即年轻的大质量星团、超新星遗迹、脉冲星风云等是银河系超高能宇宙线起源的最佳候选天体，有助于破解宇宙线起源这个“世纪之谜”。科学家们也需要重新认识银河系高能粒子的产生、传播机制，探索极端天体现象及其相关的物理过程并在极端条件下检验基本物理规律。



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宇宙“集雨器”

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图：LHAASO效果图及其三个阵列



宇宙线粒子进入大气层后，会与大气中的原子核发生多次相互作用，产生级联效应，最后可形成上百亿个次级粒子，它们就像一场粒子“阵雨”一样，瞬间降落在数平方公里的地面上，持续时间1纳秒左右。



高海拔宇宙线观测站的核心科学目标是探索高能宇宙线起源并开展相关的高能辐射、天体演化以及暗物质分布等基础科学的研究。为此，项目团队设计了几种不同类型的探测器：5195个电磁粒子探测器“小方块”，与1171个缪子探测器“大鼓包”一起组成地面簇射粒子阵列；有两个半北京“水立方”那么大的78,000平方米的“大水池”水切伦科夫探测器；以及12台“千里眼”广角切伦科夫望远镜。



“小方块”“大鼓包”“大水池”“千里眼”散布在方圆1.36平方公里的范围内，它们彼此之间的时间同步精度达到了0.1纳秒的水平。



高海拔宇宙线观测站建设周期为4年，投入运行后科学寿命在20年以上。建成后，它将占据三个世界第一：具有最高的高能伽马射线探测灵敏度、能开展最灵敏的甚高能伽马射线巡天探测、具有最宽广的宇宙线能量测量范围。



而这个观测站所能带来的不仅是科学上的突破。作为我国大科学装置在西南地区的重要布局，高海拔宇宙线观测站将打造宇宙线研究和天文观测基地，建成国际领先水平的高海拔宇宙线研究中心，对当地的科技、文化教育、旅游以及地方经济发展产生积极的影响。



有多少人和小编一样，上面这些字每个都认识，但合在一起就不认识了。不要迷茫，科普来了！



1
什么是LHAASO？它到底有多牛？
LHAASO(Large High Altitude Air Shower Observatory)全称为：高海拔宇宙线观测站。2017年，国家重大科技基础设施——LHAASO在四川稻城海子山开建，经过4年建设，预计今年7月将整体完工。



图片



具体来说，它是捕捉“天外来客”的“火眼金睛”、国之重器，它是目前世界上灵敏度最高的超高能伽马射线观测站，它将助力于破解宇宙线起源这一“世纪之谜”，在建设过程中，它已经陆续有1/2、3/4的阵列投入科学运行。



LHAASO的核心科学目标就是：探索高能宇宙线起源以及相关的宇宙演化、高能天体演化，寻找暗物质。



LHAASO凭借其高海拔、大面积以及极强的背景排除能力成为世界上最灵敏度的超高能伽马射线观测站，就在四川稻城的海子山上；项目还没建完，就取得了重大成果，你说牛不牛？



2
什么是宇宙线？我们为什么要观测它？
宇宙线是来自宇宙空间的高能粒子，是连接宇观与微观的重要载体，对它们的研究贯穿粒子物理学、宇宙学、天体物理学三大学科领域，直接关系宇宙中高能粒子如何被加速以及怎么传播，是人类探索宇宙及其演化的重要途径。



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3
“超高能宇宙加速器”到底是什么？
能将宇宙线加速到高达千万亿电子伏特（PeV）级别的天体，被称为“拍电子伏宇宙加速器”（PeVatron），又名超高能宇宙加速器。



超高能宇宙线加速器可能是银河系内活动最为剧烈的天体。根据理论模型，超新星遗迹、恒星形成区和银河系中心的超大质量黑洞等，是最可能的超高能宇宙加速器。



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4
如何理解“人类观测到的最高能量光子”
LHAASO探测到来自银河系内的能量1.4拍电子伏的伽马光子（拍=千万亿），这是人类迄今观测到的最高能量光子。这个光子，改变了人类对银河系粒子加速的传统认知。要知道，人类在地球上建造的最大加速器（欧洲核子研究中心的LHC）只能将粒子加速到0.01拍电子伏。



此前，银河系内的宇宙线加速器存在能量极限是个“常识”，过去预言其辐射出的光子的能量极限就在0.1拍电子伏附近，而LHAASO的新发现完全打破了这个极限，为我们开辟了一个全新的探索空间。



5
“超高能伽马天文学”的新时代来了？
1989年，亚利桑那州惠普尔天文台发现了首个具有0.1TeV以上伽马辐射的天体，标志着“甚高能”伽马射线天文学时代的开启，在随后的30年里，已经发现超过两百多个“甚高能”伽马射线源。但是，直到2019年，人类才探测到首个具有“超高能”伽马射线辐射的天体。


令人惊喜的是，仅基于1/2规模的LHAASO不到1年的观测数据，就将“超高能”伽马射线源数量提升到了12个。



随着LHAASO的建成和持续不断的数据积累，可以预见这一最高能量的天文学研究将给我们展现一个充满新奇现象的“超高能宇宙”，为探索极端天体物理现象提供丰富的数据。



我们知道，由于宇宙大爆炸产生的背景辐射无所不在，它们会吸收高于1PeV的伽马射线。在银河系之外，即使它们产生出来，由于被背景辐射严重吸收，我们也接受不到。由此可见，LHAASO打开的这个在PeV能量观测银河系的窗口，对于研究遥远的宇宙也具有特殊意义。



浩瀚宇宙还有许多秘密

宇宙无限

等着我们去发现

宇宙能有潜力形成生命的星球不会超过万分之一
这其中能形成原始生命的星球不会超过千分之一
这其中能形成初等生命的星球不会超过千分之一
这其中能形成高等生命的星球不会超过千分之一
这其中能形成高智生命的星球不会超过千分之一
这其中能形成科技主打的星球不会超过千分之一
这其中能形成太空科技的星球不会超过百分之一

从元素周期表来说，元素是客观的。所以缺少一种关键元素，就无法继续。
例如缺氮，就无法形成原始生命。不是说原始生命一定得是氮系生命，也许存在原始氧系生命，好了，Double也就那样了。
例如大气没有进行氮氧配比转换，就无法进化为初等生命。当然，也许氮系生命也能进化出初等生命，Double也就那样了。
例如没有铜，那就呆在石器时代吧；没有铁，那就呆在铜器时代吧。像美洲印第安人，如果没有欧洲人去砍人，再过一万年也进化不到铁器时代。
例如没有金和银，哦，原始资本社会就免谈了，没办法形成全球贸易的开端的。
例如没有铝，哦，那太空就免谈了。想想拿破仑时代，铝贵过金，发射一枚火箭，万吨黄金就没了，想想都咂舌。别说实施，有这种疯狂想法的人，只怕都五马分尸了。

当然，不仅仅是元素，还有环境。
例如没有大气层，哦，那不用谈了。
百万年大雨再增加两个数量级，地球生命出现至少延期一亿年；再增加两个数量级，哦，盼不到了，地球早没了。
没有那次氮氧配比变化，氧系生命是一定没有的了。
再来两次卫星撞地球，不仅恐龙，只怕啥都灭绝了；复活的机会都没了，地球的氮氧配比回不去了。
地球如果最好的环境都是非洲大草原那种，那猿公是一定没办法进化了，下树就K.O.了，别说直立行走了。

夕阳西下:宇宙能有潜力形成生命的星球不会超过万分之一
这其中能形成原始生命的星球不会超过千分之一
这其中能形成初等生命的星球不会超过千分之一
这其中能形成高等生命的星球不会超过千分之一
这其中能形成高智生命的星球不会超过千分之一
....... (2021-05-18 18:10) 

你不能用地球的想法想当然，元素都有同位素的，同位素的化学物理性质也不一定一致，还有化合物，不见得铜铁金银就是不可替代的。比如铁钴镍的性质都是接近的，没有铁说不定镍多呢？或许某个星球较早的掌握了高温技术呢？比如有天然电石存在呢？

不要回答！不要回答！不要回答！

夕阳西下:宇宙能有潜力形成生命的星球不会超过万分之一
这其中能形成原始生命的星球不会超过千分之一
这其中能形成初等生命的星球不会超过千分之一
这其中能形成高等生命的星球不会超过千分之一
这其中能形成高智生命的星球不会超过千分之一
....... (2021-05-18 18:10) 

我只说三句——
1.被认为环境恶劣的金星高空大气发现疑似厌氧生命迹象。
2.卡门线以外的太空环境发现原住原核生物。
3.2018年分子钟推测LUCA生存时间在45.1亿年前，当时地球刚和忒伊亚碰撞不久，地表温度高于1000摄氏度，是岩浆星球，海洋不存在，被认为是地狱般的环境。

2018年英国布里斯托尔大学和巴斯大学的研究人员找到了一种通过分子钟来绘制地球上所有生命粗略时间线的办法，发现地球上的第一批生物可以追踪到45.1亿年前，即地球刚刚诞生后4000万年。

说不定宇宙普遍存在原核生物以及病毒、朊粒之类的准生物。
只是真核生物难出现而已。
真核生物的确太偶然了。
真核生物完全是偶然拼凑体。真核生物的细胞架构来自古菌，古菌被一种拟菌病毒寄生后，拟菌病毒渐渐成为了古菌的细胞核，然后又和一种异养细菌内共生，异养细菌成了细胞质中的线粒体，才形成真核生物。一部分双鞭毛的真核生物又和蓝细菌内共生，蓝细菌成了细胞质中的叶绿体。

31415926:我只说三句——
1.被认为环境恶劣的金星高空大气发现疑似厌氧生命迹象。
2.卡门线以外的太空环境发现原住原核生物。
3.2018年分子钟推测LUCA生存时间在45.1亿年前，当时地球刚和忒伊亚碰撞不久，地表温度高于1000摄氏度，是岩浆星球，海洋不存在，被认为是地狱般的环境。 (2021-05-20 23:14)

厌氧生命只是万里长征第一步，99.9999999999..,.% 的星球走不到最后100步。

另外，厌氧只是不直接呼吸o2，厌氧同样需要化合氧，如co2。厌氧还是氧系碳基，连氢系、硅基、硼基都不是。

youyuan:你不能用地球的想法想当然，元素都有同位素的，同位素的化学物理性质也不一定一致，还有化合物，不见得铜铁金银就是不可替代的。比如铁钴镍的性质都是接近的，没有铁说不定镍多呢？或许某个星球较早的掌握了高温技术呢？比如有天然电石存在呢？ (2021-05-18 21:31)

铁是天然聚合的最后一步，到不了钴的。铁质星球就是最稳定的星球。非天然聚合和生命学是相冲的，钴比铁多，那表示，这星球没指望了。

你要掌握高温，你先得耐高温啊，气化啥都完蛋了。高温与原始有机物（不管你是什么基）也是相冲的。一旦有大气层，气态元素就是地表及上最多的（含地表、水域、空气）。也别把紫外不当回事。

关于铁以后等元素，现在的新理论就是外星撞地球产生的。所以含量都很少。而从稳定性来说11列是最稳定的，即金银铜。其次是10列，即铂钯镍。稳定性的金属货币是文明社会的基础，以物易物的时代能找到虫洞，只能说想多了，穿越出去也是找死，只要是有机物，有多少死多少的那种。

夕阳西下:厌氧生命只是万里长征第一步，99.9999999999..,.% 的星球走不到最后100步。
另外，厌氧只是不直接呼吸o2，厌氧同样需要化合氧，如co2。厌氧还是氧系碳基，连氢系、硅基、硼基都不是。 (2021-05-21 11:05) 

我的意思是说，即使是地球上这种形态的原核生物，需要的环境条件也远远没有想象中的那么苛刻。

31415926:我的意思是说，即使是地球上这种形态的原核生物，需要的环境条件也远远没有想象中的那么苛刻。 (2021-05-21 20:54) 

也许比你想像的更苛刻几个数量级。
太阳系已知40万颗星星，能找到原核生命的不会超过个位数，包括已经绝种的。
整个宇宙，能达到地球同级别文明的，也许都只有个位数。地球从现在来看，是高科技文明的幸存者，所以可能会感觉上觉得宇宙同级别这类幸存者很多，因为幸存者偏差。

我举的美洲印第安的人例子，欧洲很多人类学专家都研究过了，但在中国不被重视。这个例子是说，印第安人已经在美洲大陆快乐的至少生存了上万年，如果没有异大陆（异星球）入侵，还能继续快乐的生存上万年，上十万年，甚至上百万年。上万年了，科技除了石头就是棒子，再过上万年，上十万年，也未必会有什么变化。因为没有文明升格的任何契机。

我们知道，中国历史粉，很多都在吹嘘中国明朝进入资本主义萌芽，但对不起，这次历史教材改革，已经放弃这个说法了。因为资本史已经研究透了，中国文明在没有异大陆（异星球）入侵的情况下，没有文明进化的契机的，是不会出现资本主义。（我告诉你其中一个契机，就是国内黄金流通量超过国家总税收的10倍，这在封建社会自由循环中是不可能出现的，因为还没达到这个数量级，税收就已经在翻番了）

西方很多研究人员都认为，资本主义社会不是封建社会的必然进化，基本上可以确定是偶然进化。概率不比基因良性突变高。古猿花了3000万年，才突变出一个良性基因，形成猿人（染色体由24对减少到23对），而我们的专家还在骗你说，猿人是因为被迫直立行走能进化出来的。

至于封建社会正常的进化是什么社会，我也不知道，也许和哥伦布之前的印第安人那样，直接原地踏步踏了。也许就像现在的国家货币政策那样，反正迭代无非就是更完善的货币政策，新的更完善的货币政策，循环（实际就是原地踏步踏的重新表述）。也许得到了正常的升级契机，如第三次工业革命这样，当10亿级人口的国家晋升为发达国家后，三工的契机就成熟了。嗯，如果地球上没有10亿人口级的国家，那三工就永远没有了。