巨型伽马射线探测器寻找两个选址

切伦科夫望远镜阵列将追踪高能光子,以探测黑洞、暗物质和相对论

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当极高能量的伽马射线撞击地球大气层时,它们会引发粒子簇射,发出微弱的蓝光。天文学家希望利用这种光来追踪罕见的伽马射线——每月每平方米的大气层中只有少数射线撞击——回到它们的来源,即超大质量黑洞等剧烈的天体。但研究人员首先必须为计划耗资 2 亿欧元(2.77 亿美元)的切伦科夫望远镜阵列 (CTA) 找到一个选址——或者更确切地说,是两个选址。该望远镜将由北半球的 19 个碟形天线阵列和南半球的 99 个碟形天线阵列组成。

在 4 月 10 日于德国慕尼黑举行的一次会议上,来自 12 个 CTA 合作伙伴国家的代表在选择选址方面又向前迈进了一步。在南半球,他们将名单缩小到两个可能的地点:纳米比亚南部的 Aar;以及智利阿塔卡玛沙漠的阿马佐内斯山。在北半球,仍有四个地点在竞争中:两个在美国,墨西哥和西班牙各一个。

有人曾希望专家组会选出明确的首选地点。去年,一个由 CTA 科学家组成的委员会根据天气和地震风险等环境因素,提出了更广泛的选址清单。最新的决定增加了对政治稳定和东道国财政贡献等因素的考虑。“这个过程比我们预期的要慢,但它在进行中,这很棒,”加州大学洛杉矶分校的物理学家 Rene Ong 说,他曾帮助规划 CTA。

该阵列将研究尚未探索的能量区域中的光子:高达 100 万亿电子伏特。宇宙射线——质子和其他原子核——在中子星和黑洞表面加速以及在恒星风中碰撞时,会发出这些光子。


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CTA 将专注于银河系中心,因为那里被认为潜伏着暗物质;许多理论预测,暗物质粒子可能会相互湮灭并发出 CTA 应该探测到的伽马射线。该阵列将探索能量尺度远超大多数强大加速器范围的物理学。

CTA 还将探测量子引力理论,该理论试图调和量子力学与爱因斯坦的引力理论。一些理论预测,波长接近时空泡沫量子尺度的极高能量光子,其传播速度将略慢于来自同一来源的较低能量光子。对不同能量伽马射线的观测可能会揭示到达时间延迟。

CTA 专家组的目标是在年底前选定最终的南方选址。专家组主席、德国联邦教育与研究部副部长比阿特丽克丝·菲尔科恩-鲁道夫表示,选择北方选址可能需要更长时间。天文学家希望在 2015 年底前准备好开始建设,并在 2020 年左右开始全面运行。

本文经《自然》杂志许可转载。 本文最初于2014年4月15日发表

Elizabeth Gibney is a senior physics reporter for Nature magazine.

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