高海拔宇宙線觀測站(LHAASO，中文簡稱 “拉索” )國際合作組，利用LHAASO的觀測數(shù)據(jù)，高精度測量了銀盤甚高能段(1 TeV - 25 TeV)彌散伽馬射線輻射。這是目前在甚高能段對銀盤彌散輻射進(jìn)行的最精確的測量，也是首次在該能段對外銀盤面區(qū)域給出測量結(jié)果。相關(guān)研究成果于2025年2月28日，以《Measurement of Very-High-Energy Diffuse Gamma-ray Emissions from the Galactic Plane with LHAASO-WCDA》為題，發(fā)表在《Physical Review Letters》(《物理評論快報》)。

宇宙線的起源和傳播是物理學(xué)和天文學(xué)領(lǐng)域的重要前沿課題。銀河系彌散伽馬射線主要是宇宙線(原子核和正負(fù)電子)與星際介質(zhì)或星際輻射場之間相互作用產(chǎn)生的，因此是研究宇宙線在銀河系中分布和傳播過程的重要探針。此前地面實(shí)驗(yàn)在甚高能(>TeV)波段的觀測非常稀少，只有羊八井ARGO，ASgamma等少量實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果，且具有較大不確定度。

“拉索” 是由中國科學(xué)院高能物理研究所牽頭、國內(nèi)多家研究院所和高校參與建設(shè)的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，在甚高能和超高能伽馬射線和宇宙線的觀測方面具有國際最高的靈敏度和精確度。利用LHAASO觀測數(shù)據(jù)，分析團(tuán)隊(duì)對銀盤1-25 TeV的彌散伽馬射線輻射進(jìn)行了精確測量，這是首次在該能段探測到外銀盤面(經(jīng)度125~235度)的彌散輻射。結(jié)合此前LHAASO平方公里陣列在超高能段的測量結(jié)果(https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.151001)和Fermi衛(wèi)星在TeV以下結(jié)果，我們首次實(shí)現(xiàn)了對銀盤彌散輻射能量跨度達(dá)6個數(shù)量級的精確觀測。與宇宙線和星際介質(zhì)相互作用模型預(yù)期結(jié)果相比，LHAASO測量的流量更高(圖1)，能譜形狀和空間分布均存在差異，意味著傳統(tǒng)的宇宙線模型無法描述觀測結(jié)果，需要做出重要修改。該觀測結(jié)果為理解宇宙線起源、傳播以及極端天體物理加速器提供了新的見解。

中國科學(xué)院高能物理研究所副研究員李會財、博士后胡世聰、研究員姚志國和郭義慶，中國科學(xué)院紫金山天文臺博士生張佩佩和研究員袁強(qiáng)，為該論文的共同通訊作者。

圖1. LHAASO測量的彌散伽馬射線流強(qiáng)(上圖為內(nèi)銀盤區(qū)域，下圖為外銀盤區(qū)域)和傳統(tǒng)理論模型預(yù)期(灰色陰影)的比較。淺藍(lán)色陰影區(qū)域?yàn)閭鹘y(tǒng)模型增大2.7倍或1.5倍的結(jié)果。