望远镜阵列实验的科学家们有了一个有趣的发现：实验的表面探测器检测到了能量超过240艾电子伏(EeV)的异常高能宇宙射线。

神秘的宇宙射线挑战起源和能量

但令研究人员困惑的是，这种射线到达时没有明确的来源方向。这些超高能宇宙射线(UHECR)是来自太空的亚原子带电粒子，其能量超过1EeV，大约是人造粒子加速器产生的能量的一百万倍。

这些罕见的超高能粒子辐射的起源被认为与宇宙中一些最强大的事件有关，包括涉及黑洞、伽马射线爆发和活跃星系核的现象。然而，由于这些粒子到达的频率很低——估计每世纪每平方公里不到一个粒子，因此关于这些粒子背后的物理和加速机制仍然是个谜。探测这些高能UHECR需要具有大收集面积的仪器，例如望远镜阵列实验。

该实验位于美国犹他州，有效探测面积为700平方公里，于2021年5月27日探测到异常高能宇宙射线，估计能量约为244EeV。这种极高的能量水平可与迄今为止观测到的最高能宇宙射线(称为“Oh-My-God”粒子)相媲美，该粒子于1991年检测到，估计能量为320EeV。

最新检测到的粒子被命名为“天照”粒子，以向日本神话中的太阳女神致敬。领导这项研究的大阪都立大学藤井敏博教授对这种粒子前所未有的能量水平表示惊讶。

令人惊讶的是，这种宇宙射线的到达方向与任何已知的宇宙源都不一致。相反，它指出了宇宙广阔结构中的一个空洞——一个星系稀疏的区域。这种意想不到的轨迹挑战了现有的理论，表明可能存在更大的磁偏转、河外邻近地区的不明来源，或者我们对高能粒子物理学的理解存在差距。

研究人员准备于2023年11月24日在《科学》杂志上发表他们的发现，以阐明这一神秘的宇宙现象。尽管望远镜阵列进行了大量观测，但关于这些超高能宇宙射线的起源和传播的问题仍然存在。它们的轨迹与预期路径的偏差以及已知高能量源的缺乏加剧了围绕这些粒子的神秘感。

宇宙射线源自天体事件，含有带电粒子，它们穿过太空，与地球大气层相互作用，产生次级粒子。由于这些二次粒子产生的巨大足迹，检测这些需要巨大的表面探测器。像天照粒子这样的高能宇宙射线不受银河系和银河系外磁场的影响，为宇宙的极端事件提供了独特的见解。

随着研究人员的深入研究，他们的目标是扩大望远镜阵列以覆盖更广阔的区域，希望捕捉更多的事件并揭开这些宇宙现象背后的秘密。更大的足迹(接近罗德岛州的大小)将增强他们仔细观察这些罕见事件的能力，并可能为解决这个宇宙难题提供重要线索。