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“拉索”接收到GRB221009A伽馬暴高能粒子的精確能譜示意圖。（“拉索”團隊供圖）制圖：馮曉瑜
宇宙“迷霧”并不像之前想象的那么濃密？暗物質粒子軸子有了新發現？一批來自史上最亮伽馬射線暴（簡稱“伽馬暴”）的超高能光子，以其出乎意料的行蹤，挑戰了物理學家苦心搭建的傳統伽馬暴余輝標準輻射模型，并讓前沿物理學家腦洞大開，一扇扇新物理探索之門正隆隆開啟。
今天凌晨，我國重大科技基礎設施高海拔宇宙線觀測站“拉索”（LHAASO）科研團隊在《科學》雜志子刊《科學進展》上發布迄今最亮伽馬暴GRB221009A的高能伽馬輻射精確能譜，并通過數據分析發現了一些足以令全球天體物理學界震驚的新現象。
原先認為不可能的事情發生了
約24億年前，一顆比太陽重20多倍的“超級太陽”在“死亡”瞬間坍縮，引發巨大的爆炸火球，釋放出一朵持續幾百秒的“宇宙大煙花”——伽馬暴。火球與星際物質碰撞產生的大量萬億電子伏特（TeV）高能伽馬光子穿過茫茫宇宙，徑直飛向地球。
北京時間2022年10月9日21時20分50秒，這群光子抵達位于我國四川稻城海子山上的“拉索”的視場范圍。在短短670秒的時間里，“拉索”收集到了6萬多個伽馬光子，并于今年6月在《科學》上發表了首批研究結果。
時隔數月，研究團隊在繪制這場千年一遇的最亮伽馬暴的精確能譜時，又有了不少出乎意料的發現。“在宇宙中穿行了24億年，這群抵達地球的高能光子，數量似乎有點多……”提到這點，中國科學院高能物理研究所研究員陳松戰有點撓頭。
要知道，大爆炸之后彌漫在整個宇宙中的背景輻射，就好像一團團迷霧，伽馬暴輻射出的高能粒子一旦撞入，就會不斷被吸收。按照傳統伽馬暴余輝標準輻射模型，伽馬暴所產生的10TeV以上高能粒子，超過99.5%無法到達地球。因此，到達地球的這些粒子數量應該已不足出發時的百分之一。
但現在，“拉索”團隊繪制出的精確能譜圖卻顯示，伽馬暴輻射一直延伸到13TeV。“拉索”首席科學家、中國科學院高能物理研究所研究員曹臻表示，“當原先認為不可能發生的事情出現，就意味著我們新的探索即將開啟”。
超出愛因斯坦理論，還是窺見軸子“振蕩”？
是什么讓更多高能光子穿越24億光年，到達了地球？
物理學家首先想到的是，宇宙背景輻射形成的“迷霧”或許沒有想象中那么濃密。陳松戰介紹，基于此次“拉索”測量的精確能譜，他們推算出，在紅外波段宇宙背景輻射強度僅為現有宇宙學模型預期的40%左右。
洛倫茲對稱性是愛因斯坦狹義相對論的基礎。在高能情況下，洛倫茲對稱性可能出現破缺。如果這種情況存在，光速就不是一個不變的常數，當高能光子穿越宇宙背景輻射時，就不太容易被吸收。“如果這一解釋成立，那么我們的發現就超出了愛因斯坦的理論。”陳松戰說。
如果這次發現預示著宇宙“迷霧”比之前想象的要稀薄得多，那么宇宙對于人類是否更加“透明”？人類能否發現更多奧秘？曹臻的這一想法，遭到了一位意大利同行的質疑：“難道我們幾十年數星星都數錯了？”
的確，過去百年間，天文學家對于各天區的恒星和星系數量、亮度等諸多性質已有了深入研究，為何沒有在對河外星系的觀測中發現這一問題？或許還有另一種可能——暗物質粒子軸子在表演“穿墻術”。
根據“拉索”團隊的設想，高能伽馬粒子在被拋射向宇宙后，可能“變身”為不會被宇宙背景輻射吸收的軸子，在進入銀河系受其磁場影響后，又變回了可見的高能粒子——通過“光子-軸子-光子”的這一“振蕩變身”，也可能使其在飛行中減少數量損耗，成為“拉索”接收到的超出10TeV能段的那部分粒子。