伽玛射线

创造伽玛射线通常意味着你必须摧毁一些东西,无论是单个粒子还是整颗恒星

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伽玛射线就像猎豹:它们是粒子世界中极具魅力的巨型动物。它们是最大可能能量的光,通常定义为波长小于 10–11 米的光——在这个领域,光的波动性难以观察,而其粒子性则非常突出。每个伽玛光子的能量都超过 100 千电子伏特 (keV),是可见光光子的 10 万倍以上。有记录以来最强大的伽玛射线能量高达 100 太电子伏特 (TeV),远远超过粒子物理学家用他们最强大的仪器——大型强子对撞机——所能爆发出的任何能量。

创造如此极端的粒子需要相应极端的过程:以接近光速运动的粒子碰撞;物质和反物质的湮灭,这会根据爱因斯坦著名的方程 E = mc2 将它们的质量完全转化为能量;能量从黑洞中泄漏出来;以及放射性衰变或核聚变反应中核能的释放。(从技术上讲,原子核发射的所有光子都被归类为伽玛射线,即使是罕见的能量小于 100 keV 的光子。)尽管这些过程可能非常极端,但我们每天都沐浴在它们的光芒中:阳光最初是太阳核心中的伽玛辐射,并在其曲折地穿过上层气体层的过程中降解为可见光。

然而,天文学家最感兴趣的伽玛射线来自死亡、垂死或致命的事物。当一颗大质量恒星在超新星爆炸中爆炸时,它的碎片会闪耀着伽玛射线,而留下的恒星尸体——中子星或黑洞——具有如此强大的引力,以至于它驱动着伽玛射线的持续产生。在星系的中心,质量为数十亿颗恒星的黑洞会吸入物质,其中一些物质不会完全落入,而是以喷流的形式喷射出来,从而引发冲击波并产生伽玛射线。一些伽玛射线尚未追溯到源头,可能来自尚未被科学界所知的粒子的衰变或湮灭。如果星空看起来宁静而温和,那么伽玛射线则暴露了宇宙的真正暴力。

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