宇宙中本应大量存在的低能伽马射线为何神秘消失?这一困扰天文学界多年的谜题,如今因一项突破性实验迎来转机。欧洲核子研究中心的科研团队通过在地下实验室模拟宇宙极端环境,成功重现了耀变体喷流与星际物质的相互作用过程,为解开这一谜团提供了关键线索。
耀变体作为宇宙中最极端的天体之一,其核心的超大质量黑洞会喷射出接近光速的粒子束。根据标准物理模型,这些高能粒子在穿越星际空间时,会与背景光子碰撞产生电子-正电子对,进而通过电磁级联效应生成大量低能伽马射线。然而实际观测显示,这类次级辐射的强度远低于预期,仿佛被某种机制"抹去"了。
针对这个异常现象,科学界存在两种主要解释:一是星际空间中广泛存在的微弱磁场会偏转带电粒子轨迹,导致辐射偏离地球方向;二是等离子体不稳定性导致粒子束在传播过程中分散耗能。为验证这两种假说,牛津大学领导的国际团队在欧洲核子研究中心的HiRadMat设施开展了创新实验。
科研人员利用超级质子同步加速器生成高能质子束,通过特殊靶材转化为电子-正电子对束流,再让这束粒子穿越长达一米的等离子体区域。这个精心设计的装置成功将宇宙尺度上的物理过程压缩到实验室可观测范围,相当于用显微镜观察宇宙演化。
实验结果颠覆了部分科学家的预期:粒子束在穿越等离子体时表现出惊人的稳定性,既未出现预期的扩散分裂,也未产生显著的自生磁场。研究团队通过精密监测发现,束流保持高度平行性,如同激光穿透透明介质般顺畅。这一发现表明,等离子体不稳定性效应在真实宇宙环境中可能过于微弱,不足以解释低能伽马射线的缺失。
该结论将研究焦点转向星际磁场假说。但新问题随之而来:这些无处不在的微弱磁场从何而来?现有宇宙学模型认为,早期宇宙在大尺度上高度均匀,缺乏产生广泛磁场的必要条件。这促使科学家提出更激进的猜想——这些磁场可能源自宇宙诞生初期的相变过程,或是暴胀时期的量子涨落被放大到宏观尺度。
原初磁场假说若获证实,将彻底改变人类对宇宙演化的认知。这些古老磁场可能参与了首批恒星的形成,甚至与宇宙膨胀速率的测量争议存在关联。有模拟研究表明,计入原初磁场效应后,早期银河系的物质分布会更加集中,这为解释其中心超大质量黑洞的形成提供了新思路。这项实验不仅解决了具体观测难题,更打开了探索宇宙早期物理的新窗口。











