宇宙深处,一场持续数十年的科学谜题终于迎来关键突破。当耀斑星系向地球发射超高能伽马射线时,地面观测设备却频繁在预定位置“落空”,这些能量仿佛在星际旅行中神秘消失。欧洲核子研究中心(CERN)的最新实验,通过在实验室中复现宇宙极端环境,为解开这个谜团提供了决定性证据。
科学家们长期聚焦于两个理论假说:星际等离子体的不稳定性与弥漫宇宙的磁场。前者认为,当电子束穿越稀薄等离子体时,会引发剧烈湍流,导致能量被快速耗散;后者则提出,带电粒子在宇宙磁场中会发生偏转,使次级辐射偏离地球方向。这两种机制在理论层面均能解释观测异常,但缺乏直接实验验证。
牛津大学团队在CERN地下实验室构建了微型宇宙模型。利用超级质子同步加速器,他们生成高能电子-正电子束流,并使其穿越仅一米长的等离子体区域。这个看似简单的设置,实则精确复刻了耀斑星系喷流穿越星际介质的物理过程——通过比例缩放,实验室中的厘米级距离对应着实际宇宙中的百万光年尺度。
实验结果颠覆了传统认知。按照等离子体不稳定性理论,束流进入等离子体后应迅速发散并损失能量,但实际观测显示,粒子束保持高度稳定性,能量损耗微乎其微。这一现象直接否定了等离子体湍流导致能量消失的假设,将研究焦点转向宇宙磁场理论。
研究团队指出,实验结果为宇宙原初磁场的存在提供了强有力支持。这些诞生于宇宙大爆炸初期的磁场,可能由暴胀、相变或暗物质相互作用产生,至今仍弥漫于星系之间。它们的存在解释了为何部分伽马射线在传播过程中改变方向,从而在地球观测中“消失”。
这项突破不仅解决了耀斑星系观测异常,更开创了实验室天体物理的新范式。通过在地球环境中复现极端宇宙条件,科学家得以直接验证理论模型,为未来研究提供了全新路径。随着切伦科夫望远镜阵列等新一代观测设备的投入使用,人类对宇宙磁场的测量精度将显著提升,进一步揭开宇宙演化早期的神秘面纱。











