1个光子=1只大黄蜂？史上最高能量光子从蟹状星云射向西藏羊八井

一个光子打在你身上会有什么后果？你可能耸耸肩膀，会有什么后果呢，每天我都被无数的光子打呢，一个光子，根本不可能有任何感觉。是的，根据科学家们的研究，人眼能感知的光信号，至少需要5到7个光子，当然也有人称人眼能感知到3个光子，甚至单个光子，但似乎没有多大的说服力。

也就是说，单个光子的能量极小极小，完全可以直接忽视——当然，你不想忽视也得忽视，因为你基本没法用你身上的任何组织和器官去感知到单个光子。然而事情真的是这样的吗？

那是你还没被宇宙中超高能的单个光子击中过！最近，来自中国、日本28个机构的科学家，利用建在青藏高原的塑料和水池组成的探测器，发现了宇宙中射来的有史以来最高能量的光子，一个光子蕴藏的能量，就相当于一只飞行中的大黄蜂所蕴藏的动能——这样的光子要是有一束和你亲密接触，你能想象会发生什么事吗？

这个探测器位于海拔4300米的西藏羊八井中国宇宙线国家野外科学观测研究站，由地面和地下两个部分组成。地面是西藏AS阵列，由覆盖面积达65700平方米的597个塑料闪烁探测器组成；地下是西藏MD阵列——水-契伦科夫探测器，由埋藏在地面探测器下2.4米，装满液态水的64个混凝土池组成，每个池子蓄水达80吨。

当来自太空，以光速或近光速运动的粒子撞进探测器后，会在介质中形成一种类似于超音速飞机突破音障时产生的音爆现象——契伦科夫辐射，这是一种蓝色的辉光，可以由光敏设备探测到。

经过3年多的观测，科学家们获得了大量数据，在排除了探测器的潜在噪音后，最终筛选出了24个能量高于100TeV（1TeV=10^12电子伏特）的高度可靠的高能光子事件，其中两个的能量达到了450TeV，是世界上此前观测到的伽马射线最高能量的5倍，可见光能量的上百万亿倍。

最关键的是，由于光子是不带电的，不像其它带电粒子会在银河系中被磁场偏来偏去，科学家们确定这些高能事件都来自1000年前爆炸的，距地球约6500光年的蟹状星云——中国古代天文学家在1054年记录了它的超新星爆炸，现在它是这颗超新星的残骸，由气体和尘埃组成，中间是一颗直径约30公里，每秒旋转30.2次的脉冲星。

当然，这不是地球探测到的最高能量宇宙射线粒子，最高的是一个被称为“额的个神啊”（Oh-My-Godparticle）的粒子，来自美国犹他州盐湖城沙漠的蝇眼探测器，能量达3X10^20eV，速度达光速的99.99999999999999999999951%，穿越银河系只需3分多钟（按它自己的时间），相当于一个质子携带了一个时速120公里的棒球的能量，如果把它换成一个直径30米的陨石，可以直接将地球气化。

虽然这次探测到的光子能量只有10^14eV级别，然而和“额的个神啊”不同的是，它是没有静止质量的光子！根据科学家们的说法，一颗这种高能光子携带的能量，就相当于一只在空中飞行的大黄蜂的动能，这和“我的个神啊粒子”又有什么区别呢？

中日科学家的这次合作，让我们了解到地球上实验室很难做到的物理过程，打开了研究宇宙问题的新窗口，将让全世界高能宇宙射线的研究迈上一个更高的台阶。

这项研究即将发表在《物理评论快报》上。

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