日前，國家重大科技基礎設施“高海拔宇宙線觀測站”（拉索）正式發布了迄今最亮伽馬射線暴（以下簡稱“伽馬暴”）的高能輻射能譜，該結果挑戰了傳統的伽馬暴余輝的標准輻射模型，揭示出宇宙背景光在紅外波段強度低於預期。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——軸子等新物理研究提供了重要信息。

　　相關成果發表在《科學進展》上，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。

　　伽馬暴是宇宙大爆炸之后最劇烈的天體爆炸現象。2022年10月9日，“拉索”記錄到來自伽馬暴GRB 221009A高達10萬億電子伏特以上的伽馬暴輻射光子。作為迄今最亮伽馬暴，GRB 221009A產生於一顆比太陽重20多倍的大質量恆星。該大質量恆星在燃料耗盡時坍縮爆炸，釋放出強烈輻射。

　　在伽馬暴標准模型中，以接近光速飛行的爆炸物與周圍環境氣體物質碰撞，產生的高速激波使電子有非常高的能量。這些電子進一步撞擊周圍的光子，形成高能伽馬輻射，即余輝輻射。理論上，光子能量越高，輻射強度衰減得越快。

　　“然而，本次‘拉索’對輻射能譜的精確測量卻發現，盡管光子能量達到10萬億電子伏特以上，但伽馬暴輻射強度不僅沒有衰減，反而一直延伸到13萬億電子伏特。”“拉索”國際合作組物理協調人、中國科學院高能物理研究所研究員陳鬆戰說，“該能譜對伽馬暴余輝標准模型提出了挑戰。”

　　宇宙背景光是宇宙中不同距離處所有星系輻射產物的總和，與宇宙演化密切相關。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就越強烈。

　　然而，科研人員基於“拉索”測量的精確能譜推算發現，宇宙背景光對高能伽馬光子的吸收低於預期，紅外波段宇宙背景光強度僅為現有宇宙學模型預期的40%左右。

　　“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。”陳鬆戰說。

　　也有一種可能是標准的宇宙演化模型依然正確。“拉索”項目首席科學家、中國科學院高能物理研究所研究員曹臻說：“宇宙背景光對高能伽馬光子的吸收低於理論預期，可能意味著存在某種超出當前粒子物理標准模型的新物理機制。”

　　在曹臻看來，此次“拉索”發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。“輻射能譜展現了一些新現象，將激發全球科學家共同思考。”曹臻說。

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