北京
2021年，猶他州沙漠里的一臺探測器捕捉到了一個怪東西。能量高達240億億電子伏特，相當于一顆高速飛行的網球被壓縮進單個粒子——這就是后來以日本太陽女神命名的"天照粒子"。它和1991年那枚著名的"天哪粒子"齊名，但科學家至今不知道它是什么，更不知道它從哪來。
這個謎團已經困擾天體物理學界超過60年。超高能宇宙射線，能量超過100億億電子伏特的太空來客，比人類最強大的粒子對撞機產出還要強1000萬倍。它們從哪來？怎么被加速到如此恐怖的能量？這些問題至今沒有定論。
賓夕法尼亞州立大學團隊的新研究給出了一個可能的方向。發表在《物理評論快報》上的論文指出，這些極端粒子或許由超重原子核構成——比鐵還重的元素核心。原子核由質子和中子組成，集中了原子幾乎全部質量。研究團隊發現，這類超重核在星際空間旅行時，能量損耗可能比質子或輕核更慢。
這意味著什么？如果屬實，它們就能跨越難以想象的天文距離，抵達地球時仍保持極高能量。論文合作者包括日本湯川理論物理研究所、弗吉尼亞理工等機構的研究人員。
"超高能宇宙射線只能由宇宙中最強大的源加速，"研究負責人、賓州大物理與天文學教授村瀨浩太表示，"當我們探測到單個粒子時，可以通過能量、入射方向和預期的磁偏轉來推斷可能的來源。"
但天照粒子偏偏來自一個巨大的宇宙空洞——那里沒有任何已知能產生超高能宇宙射線的天體。這讓它成了完美的反例。村瀨坦言，這些粒子的起源和加速機制是60多年來該領域最大的謎團之一。
超重原子核假說或許能縮小搜索范圍。如果極端宇宙射線確實由這類物質構成，科學家就需要重新鎖定那些能夠加速重元素的宇宙環境——中子星合并、大質量恒星坍縮等極端事件。下一步，是找到更多證據來驗證這個方向。
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