藝術家模擬伽瑪射線

伽瑪射線能量巨大

伽瑪射線（圈起的）說明黑暗能量的作用多種多樣

據國外媒體報道，2002年，天文學家們首次在宇宙中發現了來自於天鵝座的強烈伽瑪射線，射線中蘊藏著巨大的能量。這一射線的發現使天文學家異常興奮，但同時也也給他們帶來了許多新的困惑。能夠產生如此高能射線的地區必定存在著強磁場，一般情況下只有超新星的爆炸或者是巨大的黑洞才有這個能力，但是天鵝座地區卻並不具備這種條件。來自范德比爾特大學的物理學家們經過研究提出了一種新的理論可以合理的解釋這一神秘現象，他們還表示在數億年前地球也可能遭受過這樣強烈伽瑪射線的襲擊。

這項研究成果被發表在了最新一期的《物理學回顧》雜誌上。負責研究項目的是來自范德比爾特大學的物理學家托馬斯·韋勒（音），參加研究工作的還有來自美國威斯康星州密爾沃基大學的物理學家中易斯·安奇羅多吉（音）、來自俄亥俄州大學的物理學家約翰·比克姆（音）、來自東北大學的物理學家哈姆·格爾德博格（音）和來自達拉謨大學的塞格爾·帕羅瑪斯（音）。

按照目前的天體物理學理論，高能宇宙伽瑪射線的形成需要有一個非常強大的磁場空間，能夠產生如此強大磁場空間的只有恆星爆炸或者是在許多星系中央存在的超級黑洞。然而天鵝座只是一個由年輕的、高溫的、明亮的恆星組成的星系，根本不具備釋放出高溫伽瑪射線的能力，所以，天文學家們探測到的天鵝座伽瑪射線的形成必然有其它的原因，韋勒和他的同事們提出的新理論也就應運而生了。這個新理論可以解釋天鵝座恆星的特點，揭密天鵝座恆星周圍核子風暴的秘密以及為什麼這裡可以產生高溫伽瑪射線。

伽瑪射線為地球和其它宇宙空間提供了一個看不見但是卻非常重要的聯繫，它對我們的日常生活也有著深遠的影響。它可以使土壤和岩石發生化學變化，引發雷電，甚至通過影響雲層的形成而影響地球的氣候變化。我們現在使用的電子芯片體積很小，這使得單一的射線都有可能造成計算機系統的崩潰。對於經常坐飛機的人來說，伽瑪射線還會增加他們患癌症的機率。如果大量的伽瑪射線襲擊地球，就有可能使地球上的生物滅絕。

人類首次發現宇宙射線是在1912年，當時是通過一次熱氣球實驗發現的。當時，科學家們就對射線中所蘊含的巨大能量感到非常驚奇並從那裡起開始研究這些射線的來源。起初，幾乎所有的科學家們都認為這種射線來自於外太空。到今天，科學家們已經認識到這些射線是由不同的物質組成的，它們包括伽瑪射線、電子射線、質子射線及核子射線，對於這些射線的起源，科學家們也有了更深入的認為。絕大部分的低能射線都是由太陽產生的，但高能射線還是來自於宇宙深處。

儘管經過了許多年的研究，宇宙射線對於我們來說還是有許多的秘密，例如蘊含能量最高的質子射線究竟是怎麼回事。質子射線就好像是棒球運動中的擊球手一樣。在射線形成之初，數億顆質子分享了宇宙能量，但是其中的部分質子似乎可以繼承其它質子中的能量逃逸出來，就好像擊球手集中全力的一擊一樣。目前還沒有一種理論可以全球的解釋這一現象。

還有一個令人不解的問題就是高能伽瑪射線的來源問題。在可見光譜範圍內，伽瑪射線所蘊含的能量是光子的一萬億倍，可以說伽瑪射線是我們能夠看到的最強烈的光。科學家們曾經做過測試，伽瑪射線中一個電子的能量就可以產生1伏特的電壓，而一般的伽瑪射線中都會含有數萬億個這樣的電子。

近年來，天文學家們就宇宙射線的問題，特別是伽瑪射線的問題提出過許多的理論設想，其中為多數人接受的理論認為伽瑪射線的形成原因是受到了宇宙中的強烈磁場的作用。宇宙中的超強磁場對其中的電子進行了加速，電子的運行速度達到一定強度後就轉變成了微波級光子，這種微波光子的能量儲存能力就可以提高數千甚至數萬倍。當電子運行至脫離磁場範圍後，它的能量就會逐步衰減，並逐漸形成我們所看到的伽瑪射線。還有一種比較成熟的理論認為宇宙射線的形成與質子和光子的碰撞有關。首先，質子以犧牲自身的穩定性為代價吸收光子，隨後質子迅速衰變成亞原子，進而在宇宙中形成伽瑪射線。

韋勒稱，「我們在研究中發現了一個伽瑪射線形成的新理論，天鵝座中的那些恆星可以釋放出紫外線，恆星風暴中還包含有質、硅元素等物質，而且其中的核物質帶有強烈的正電荷。在這種環境下，由於受紫外線的作用，一個中等強度的磁場也可以加速電子的運行，而且紫外線還有助於核子分裂而形成伽瑪射線。這個理論與先前的伽瑪射線理論並不衝突，伽瑪射線的起因都是由於磁場對電子的加速運動。」