巨型伽馬射線探測器尋找兩個選址

切倫科夫望遠鏡陣列將追蹤高能光子,以探測黑洞、暗物質和相對論

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當極高能量的伽馬射線撞擊地球大氣層時,它們會引發粒子簇射,發出微弱的藍光。天文學家希望利用這種光來追蹤罕見的伽馬射線——每月每平方米的大氣層中只有少數射線撞擊——回到它們的來源,即超大質量黑洞等劇烈的天體。但研究人員首先必須為計劃耗資 2 億歐元(2.77 億美元)的切倫科夫望遠鏡陣列 (CTA) 找到一個選址——或者更確切地說,是兩個選址。該望遠鏡將由北半球的 19 個碟形天線陣列和南半球的 99 個碟形天線陣列組成。

在 4 月 10 日於德國慕尼黑舉行的一次會議上,來自 12 個 CTA 合作伙伴國家的代表在選擇選址方面又向前邁進了一步。在南半球,他們將名單縮小到兩個可能的地點:奈米比亞南部的 Aar;以及智利阿塔卡瑪沙漠的阿馬佐內斯山。在北半球,仍有四個地點在競爭中:兩個在美國,墨西哥和西班牙各一個。

有人曾希望專家組會選出明確的首選地點。去年,一個由 CTA 科學家組成的委員會根據天氣和地震風險等環境因素,提出了更廣泛的選址清單。最新的決定增加了對政治穩定和東道國財政貢獻等因素的考慮。“這個過程比我們預期的要慢,但它在進行中,這很棒,”加州大學洛杉磯分校的物理學家 Rene Ong 說,他曾幫助規劃 CTA。

該陣列將研究尚未探索的能量區域中的光子:高達 100 萬億電子伏特。宇宙射線——質子和其他原子核——在中子星和黑洞表面加速以及在恆星風中碰撞時,會發出這些光子。


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CTA 將專注於銀河系中心,因為那裡被認為潛伏著暗物質;許多理論預測,暗物質粒子可能會相互湮滅併發出 CTA 應該探測到的伽馬射線。該陣列將探索能量尺度遠超大多數強大加速器範圍的物理學。

CTA 還將探測量子引力理論,該理論試圖調和量子力學與愛因斯坦的引力理論。一些理論預測,波長接近時空泡沫量子尺度的極高能量光子,其傳播速度將略慢於來自同一來源的較低能量光子。對不同能量伽馬射線的觀測可能會揭示到達時間延遲。

CTA 專家組的目標是在年底前選定最終的南方選址。專家組主席、德國聯邦教育與研究部副部長比阿特麗克絲·菲爾科恩-魯道夫表示,選擇北方選址可能需要更長時間。天文學家希望在 2015 年底前準備好開始建設,並在 2020 年左右開始全面執行。

本文經《自然》雜誌許可轉載。 本文最初於2014年4月15日發表

Elizabeth Gibney is a senior physics reporter for Nature magazine.

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