换而言之，我们有了这个标准烛光，在做实验的时候，就要用测量到的能量强度去比对。”标准烛光的作用，就是辅助天文观测，判断天体能量强度的同时，也能帮助定准位置。“用望远镜观测新的星体时，会出现器械状态造成的误差等原因，我们也可以借助于这个标准烛光，去比对其和研究星体的位置，从而在后续观察中可以更好定位。”

过去三十年间，国际上各种探测器对蟹状星云在7个波段的辐射能量都进行了测量，“横跨”了万亿亿电子伏特的能谱范围，这次利用LHAASO，曹臻及其团队对其高能端3.5个高能量级进行了测量，在重合能段的结果基本上与之前的一致，这也给曹臻增添了信心。“因为我们这次还测量到了，前人并未测量过的标准烛光的最高能量端能谱。现在看来，我们的准确度较高。”

据悉，LHAASO测量覆盖3.5个量级的能量范围，而最高能量端能谱覆盖了从0.0005到1.1拍电子伏（1拍=千万亿）宽广的范围，不但确认了此范围内其他实验三十年的观测结果，还实现了前所未有的超高能区（0.3-1.1拍电子伏）的精确测量，这为该能区标准烛光设定了亮度标准。他补充，蟹状星云是北半球地区目前唯一一个标准烛光。在南半球因为观测范围的变化，会有其他的标准烛光作参照。

如此高能量存在，是否会对地球上的我们产生影响？曹臻表示，蟹状星云发射出来的能量超过1 拍电子伏（拍=千万亿）的光子在一年内落在一平方公里的面积上也就1、2个，而这1、2个光子还被淹没在几万个通常的宇宙线事例之中，非常稀少。“其次，我们的大气层虽然感觉看起来很“稀薄”，但高能量粒子穿透它时会撞到里面的氮分子和原子核等，能量会被分解掉。而且人类生活的环境大多处于海拔1000米-2000米范围内，我们被大气层保护得很好。”但如果长期暴露在宇宙线辐射环境中，还是对人有伤害。“这就是为什么我们去到空间站的三位航天员，出舱作业时要穿厚厚的航天服。除了供氧，里面还含有铅，就是为了抵挡宇宙线的辐射。”

LHAASO项目

除了精准测量了高能天文学标准烛光的亮度，这次观测还记录到能量达1.1拍电子伏（拍=千万亿）的伽马光子，由此确定在大约仅为太阳系1/10大小的（约5000倍日地距离）星云核心区内存在能力超强的电子加速器。

曹臻表示，在LHAASO此前发现的12颗超高能伽马光源中，蟹状星云是两个具有拍电子伏（拍=千万亿）光子发射能力的光源之一，同时也是唯一明确了辐射源的天体。“而此次测到1.1拍电子伏（拍=千万亿）光子，提供了2.3拍电子伏（拍=千万亿）电子加速器存在的直接观测证据，这比人类在地球上建造的最大的电子加速器LEP（欧洲核子研究中心的LHC前身）产生的电子束的能量高两万倍左右，而且就在那20公里范围内。这直逼经典电动力学和理想磁流体力学理论所允许的加速极限。”

因为越高能的电子越容易在磁场中损失能量，蟹状星云内的粒子加速机制必须具有惊人效率才能克服这些电子的能量损失。据LHAASO的测量结果推算，其加速效率竟达到理论极限的15%，比超新星爆发产生的爆震波的加速效率高约一千倍，挑战了高能天体物理中电子加速的“标准模型”。“甚至会对我们熟悉的，电学等基本理论，都带来‘挑战'和冲击。”

对于宇宙加速器的研究，从现阶段看，曹臻表示，其能助于我们发现与人类加速器完全不一样的加速机制方式，这将会对未来加速器的建造有一定的指导意义。“我们不能‘靠天吃饭'，就算知道了远方已经有这样一个能级的加速器，我们也需要研究出自己的，将其牢牢掌控于手中。”

同时，有助于基础物理的研究探索。“如果是从直接造福人类的角度看，有这么高效的加速器的话，也许能应用在更小型化的癌症以及医疗诊断设备或手段中。”

曹臻表示。但他还有更深远的考量。“目前我们所知晓运用的基本理论，都是在现有的条件或接受范围之内。那如果未来出现了变化或者极端条件，理论是否有改变呢？宇宙加速器就是处于一个极端条件之中，通过研究它，也许我们能够触摸到更前沿的东西。”

文章来源：《探索科学》 网址: http://www.tskxzzs.cn/zonghexinwen/2021/0710/2093.html