【博科園-科學(xué)科普-留言評(píng)論有驚喜哦~( ^_^)】伽馬射線暴是宇宙中發(fā)生的最劇烈的爆炸，理論上是巨大恒星在燃料耗盡時(shí)塌縮爆炸或者兩顆鄰近的致密星體（黑洞或中子星）合并而產(chǎn)生的。伽瑪射線暴是來(lái)自天空中某一方向的伽瑪射線強(qiáng)度在短時(shí)間內(nèi)突然增強(qiáng)，隨后又迅速減弱的現(xiàn)象，持續(xù)時(shí)間在0.1-1000秒，輻射主要集中在0.1-100 MeV的能段。
1967年7月2日美國(guó)的Vela 3和Vela 4衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)了一些令人費(fèi)解的現(xiàn)象。這些衛(wèi)星最初的設(shè)計(jì)目的是通過(guò)尋找伽瑪射線來(lái)監(jiān)測(cè)太空中的核武器試驗(yàn)，這些衛(wèi)星從太空深處收集了一系列伽馬射線暴(GRBs)。雖然“Vela事件”已經(jīng)過(guò)去了幾十年，但天文學(xué)家仍然不能100%確定是什么原因造成的。
伽馬暴的概念圖，展示了黑洞發(fā)出的兩束強(qiáng)烈的相對(duì)論物質(zhì)。從地球上看，光束指向我們（地球）。圖片版權(quán)：NASA/Swift/Mary Pat Hrybyk-Keith and John Jones
其中一個(gè)問(wèn)題是，到目前為止：科學(xué)家們一直無(wú)法研究伽馬射線爆發(fā)的任何實(shí)際能力。但是多虧了國(guó)際研究小組的一項(xiàng)新研究，伽瑪射線暴首次在實(shí)驗(yàn)室中被重建。正因?yàn)槿绱?，科學(xué)家們將有新的機(jī)會(huì)去研究伽瑪射線暴，并了解更多關(guān)于其特性的知識(shí)，這將會(huì)在很大程度上決定它們的成因。
這篇題為《中性電子正電子的電流驅(qū)動(dòng)不穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)觀察》的研究最近發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上。這項(xiàng)研究由貝爾法斯特女王大學(xué)的Jonathon Warwick領(lǐng)導(dǎo)，包括來(lái)自SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室的成員，約翰亞當(dāng)斯加速器科學(xué)研究所，盧瑟福阿普爾頓實(shí)驗(yàn)室，以及多所大學(xué)。
對(duì)伽馬射線在太空中爆炸的概念圖。圖片版權(quán)：ESO/A. Roquette
到目前為止對(duì)伽瑪射線暴（GRBs）的研究由于兩個(gè)主要問(wèn)題而變得復(fù)雜。一方面由于grb的壽命很短，每次只持續(xù)幾秒鐘。其次是所有被探測(cè)到的事件都發(fā)生在遙遠(yuǎn)的星系中，其中一些距離我們數(shù)十億光年。然而有一些理論可以解釋它們，從黑洞的形成和中子星之間的碰撞到外太空信息。
由于這個(gè)原因，研究伽瑪射線暴對(duì)科學(xué)家來(lái)說(shuō)特別有吸引力，因?yàn)樗麄兛梢越沂疽恍╆P(guān)于黑洞的未知的東西。研究小組討論了伽瑪射線暴的問(wèn)題，就好像它們與黑洞釋放的粒子的噴射物有關(guān)。貝爾法斯特女王大學(xué)講師吉安盧卡·薩里博士在最近的一篇評(píng)論文章中解釋道：黑洞會(huì)發(fā)布的“梁主要由電子和他們的“反物質(zhì)”同伴，正電子…這些梁必須強(qiáng)，自我產(chǎn)生的磁場(chǎng)。這些粒子在磁場(chǎng)周圍的旋轉(zhuǎn)發(fā)出強(qiáng)烈的伽馬射線輻射。至少這是我們的理論所預(yù)測(cè)的，但我們實(shí)際上并不知道這些是如何產(chǎn)生的。
他們?cè)诿绹?guó)、法國(guó)、英國(guó)和瑞典的合作者的協(xié)助下，貝爾法斯特女王大學(xué)的研究小組依賴于位于英國(guó)盧瑟福阿普爾頓實(shí)驗(yàn)室的雙子座激光器。由于這是世界上最強(qiáng)大的激光器之一，國(guó)際合作試圖創(chuàng)造第一個(gè)小型的伽瑪射線暴。
超大質(zhì)量黑洞噴射出強(qiáng)大的帶電粒子。圖片版權(quán)：Credit: Robin Dienel/Carnegie Institution for Science
通過(guò)將這種激光投射到一個(gè)復(fù)雜的目標(biāo)上，研究小組能夠制造出這些超高速天體物理噴射機(jī)的微型版本，并記錄下來(lái)，以觀察它們的行為。Sarri博士表示：在我們的實(shí)驗(yàn)中第一次能夠觀察到在伽馬射線爆發(fā)中起主要作用的一些關(guān)鍵現(xiàn)象，比如持續(xù)了很長(zhǎng)時(shí)間的磁場(chǎng)的自我生成。這些可以證實(shí)一些關(guān)于這些領(lǐng)域的強(qiáng)度和分布的主要理論預(yù)測(cè)。簡(jiǎn)而言之，實(shí)驗(yàn)獨(dú)立證實(shí)了目前用于理解伽馬射線爆發(fā)的模型是正確的。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)不僅對(duì)伽馬射線爆的研究很重要，它還可以促進(jìn)我們對(duì)物質(zhì)的不同狀態(tài)的理解。基本上，自然界中幾乎所有的現(xiàn)象都?xì)w結(jié)為電子的動(dòng)力學(xué)，因?yàn)殡娮颖仍雍溯p得多，而且對(duì)外界刺激(如光、磁場(chǎng)、其他粒子等)反應(yīng)更快。但在電子正電子束中，這兩個(gè)粒子的質(zhì)量完全相同，這意味著反應(yīng)時(shí)間的差異完全消失了。這帶來(lái)了大量令人著迷的結(jié)果。例如聲音在電子正電子世界中是不存在的。
兩顆合并中子星，窄波束表示伽馬射線暴，而漣漪的時(shí)空柵格則代表了合并的特征的各向同性引力波。圖片版權(quán)：National Science Foundation/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet
此外前面提到的論點(diǎn)：伽馬射線爆實(shí)可能是外星智能的證據(jù)。在尋找外星智能(SETI)的過(guò)程中，科學(xué)家們尋找的電磁信號(hào)似乎并沒(méi)有自然的解釋。通過(guò)更多地了解不同類型的電磁脈沖，科學(xué)家們可以更好地分離那些沒(méi)有已知原因的電磁脈沖。
正如薩里博士所說(shuō)：如果把探測(cè)器放在太空，會(huì)得到很多不同的信號(hào)。如果真的想要隔離智能傳輸，首先需要確保所有的自然排放都是眾所周知的，這樣可以排除在外。我們的研究有助于了解黑洞和脈沖星的排放，因此無(wú)論何時(shí)我們發(fā)現(xiàn)了類似的東西，都知道它不是來(lái)自外星文明。
就像對(duì)引力波的研究一樣，這項(xiàng)研究是一個(gè)例子，說(shuō)明了我們現(xiàn)在無(wú)法觸及的現(xiàn)象是如何被研究的。就像引力波一樣，對(duì)伽馬射線爆的研究在未來(lái)幾年可能會(huì)帶來(lái)一些令人印象深刻的回報(bào)！伽瑪暴是目前天文學(xué)中最活躍的研究領(lǐng)域之一，曾在1997年和1999年兩度被美國(guó)《科學(xué)》雜志評(píng)為年度十大科技進(jìn)展之列。
知識(shí)：科學(xué)無(wú)國(guó)界，博科園-科學(xué)科普
參考：The Conversation, Physical Review Letters
