2023年让我们大开眼界的粒子物理学(高能物理学)故事
以下是今年粒子物理学领域的 11 项重大进展。
有史以来最亮的伽马射线暴,在其爆发后一小时左右斯威夫特 X 射线望远镜观测到它。
(图片来源:美国航空航天局/斯威夫特X射线望远镜/安德烈·比尔德莫(莱斯特大学))
在过去的一年中,粒子物理学大获全胜。实验和自然合力产出了一些着实令人惊叹的成果。以下是 2023 年有关这些最小粒子的最大新闻。
“太阳女神”降临
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宇宙射线撞击望远镜阵列实验中探测器的示意图。(图片来源:大阪都立大学/L-视野、暨培养具有全球视野的下一代顶尖研究人员计划,京都大学/竹重龙之介)
1992 年,天文学家惊讶地发现了一种宇宙射线,它以 320 埃电子伏特的惊人能量冲入地球大气层,后来被命名为“哦我的上帝”粒子。从人类的角度来看,这并不是一个很大的数字——大约相当于一个篮球自由落体撞击地面的能量。但对于亚原子粒子来说,这是个巨大的数字,远超人造粒子对撞机实验所得到的数值。去年,“哦我的上帝”粒子有了新伙伴:一种能量超过 240 埃电子伏特的粒子,科学家以日本神话中的太阳女神将它命名为“天照”。这种新粒子是在犹他州的望远镜阵列项目中发现的,它进入了超相对论高能宇宙射线的稀有名单。这些稀有粒子来自宇宙中能量最高的事件,但仍旧是极其神秘的。比如说,“天照”似乎来自“本地空洞”,这是我们宇宙学邻域中一大块物质量很少的空间。
2. 你要给谁打电话?幽灵粒子。
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(图源:牧野由也,南极冰立方中微子天文台/美国国家科学基金会)
全世界的天文学家都在寻找中微子。这些“幽灵粒子”在各种核反应和高能反应中产生,但它们几乎不与正常物质发生相互作用。因此,为了捕捉中微子,天文学家转向使用大型天文台,比如南极冰立方中微子天文台,该天文台将南极一整立方千米的冰层用作了中微子探测器。得益于这个灵敏的仪器,天文学家今年宣布,我们的银河系正在产生大量的中微子。虽然我们早就知道其他更遥远的星系会产生极大量的中微子,但这个观测结果是我们银河系也会产生中微子的第一个直接证据,因此是为中微子学科开辟了一条全新的道路。
3. 感受律动
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