广州大学参与、由中国科学院高能物理研究所牵头的国家重大科技基础设施“高海拔宇宙线观测站（LHAASO）”最新重大科学文章“Ultrahigh-energy photons up to 1.4 petaelectronvolts from 12 γ-ray Galactic sources”于2021年5月17日发表在《Nature》（自然）杂志上。LHAASO此次在银河系内发现大量超高能宇宙加速器，并记录到能量达1.4拍电子伏的伽马光子（拍=千万亿），这是人类观测到的最高能量光子，突破了人类对银河系粒子加速的传统认知，正式开启“超高能伽马天文学”时代。

LHAASO位于四川省稻城县海拔4410米的海子山，占地面积约1.36平方公里，是由5195个电磁粒子探测器和1188个缪子探测器组成的一平方公里地面簇射粒子阵列（简称KM2A）、78000平方米水切伦科夫探测器、18台广角切伦科夫望远镜交错排布组成的复合阵列。LHAASO采用这四种探测技术，可以全方位、多变量地测量宇宙线。其核心科学目标是探索高能宇宙线起源以及相关的宇宙演化和高能天体活动，并寻找暗物质；广泛搜索宇宙中尤其是银河系内部的伽马射线源，精确测量它们从低于1TeV（1万亿电子伏，也叫“太电子伏”）到超过1 PeV（1000万亿电子伏，也叫“拍电子伏”）的宽广能量范围内的能谱；测量更高能量的弥散宇宙线的成分与能谱，揭示宇宙线加速和传播的规律，探索新物理前沿。

“拍电子伏宇宙加速器（PeVatron）”周围产生的“超高能伽马光子”信号非常弱，即便是天空最为明亮且被称为“伽马天文标准烛光”的蟹状星云，发射出来的能量超过1 PeV的光子在一年内落在一平方公里的面积上也就1到2个，而这1到2个光子还被淹没在几万个通常的宇宙线事例之中。LHAASO的平方公里探测阵列内的1188个缪子探测器专门用于排除非光子信号，使之成为全球最灵敏的超高能伽马射线探测器。借助这前所未有的灵敏度，1/2规模的KM2A仅用了11个月就探测到并证认了来自蟹状星云的约1 PeV的伽马光子。不仅如此，KM2A还在银河系内发现了12个类似的源，他们都具有超高能光子辐射，其能谱稳定地延伸到PeV附近，其中探测到的伽马光子的最高能量达到创纪录的1.4 PeV。

本次LHAASO发表在《Nature》上的重要成果，揭示了银河系内普遍存在能够将粒子能量加速超过1 PeV的宇宙加速器，并发现能量超过1 PeV的伽马射线光子首现天鹅座区域和蟹状星云，正式开启“超高能伽马天文学”时代。

广州大学作为LHAASO合作组成员单位，物理与材料科学学院天文系樊军辉教授、王洪光教授、Denis Bastieri教授、裴致远博士、肖胡兵博士和博士/硕士研究生蔡金庭、张丽霞、何思乐共八位为本文章的合作作者。

图1 成果发布会现场（图片取自LHAASO新闻稿）

图2 《Nature》文章页面