在日內(nèi)瓦的歐洲核子研究中心，一支由牛津大學(xué)主導(dǎo)的國(guó)際科研團(tuán)隊(duì)取得了一項(xiàng)突破性成果——首次在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下利用超級(jí)質(zhì)子同步加速器制造出等離子體“火球”，并借此破解了困擾科學(xué)界多年的宇宙隱形磁場(chǎng)與伽馬射線消失之謎。這一發(fā)現(xiàn)為理解宇宙中高能現(xiàn)象提供了全新視角，相關(guān)研究已發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》。

研究的核心目標(biāo)聚焦于耀變體——一種由超大質(zhì)量黑洞驅(qū)動(dòng)的活動(dòng)星系，其噴流能釋放出能量極高的特高能伽馬射線。根據(jù)理論，這些射線在穿越宇宙空間時(shí)，會(huì)與背景輻射相互作用，產(chǎn)生電子-正電子對(duì)，并進(jìn)一步散射出能量較低的甚高能伽馬射線。然而，費(fèi)米望遠(yuǎn)鏡等觀測(cè)設(shè)備卻始終未能捕捉到這些預(yù)期中的信號(hào)，引發(fā)科學(xué)界對(duì)兩種主流假說(shuō)的爭(zhēng)論：一是弱星系際磁場(chǎng)導(dǎo)致粒子對(duì)偏轉(zhuǎn)，使甚高能伽馬射線偏離地球；二是電子-正電子束流在傳播過(guò)程中因內(nèi)部不穩(wěn)定性耗散能量，無(wú)法形成預(yù)期的輻射。

為驗(yàn)證這些理論，科研團(tuán)隊(duì)借助歐洲核子研究中心的HiRadMat設(shè)施與超級(jí)質(zhì)子同步加速器，在實(shí)驗(yàn)室中模擬了耀變體噴流的傳播環(huán)境。通過(guò)產(chǎn)生電子-正電子對(duì)并使其穿越等離子體，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了宇宙尺度的簡(jiǎn)化模型。實(shí)驗(yàn)中，研究人員重點(diǎn)測(cè)量了噴流束斑的形態(tài)變化及其磁場(chǎng)特征，以檢驗(yàn)束流-等離子體不穩(wěn)定性的影響。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻出乎意料：粒子對(duì)束流在等離子體中保持高度穩(wěn)定，幾乎未出現(xiàn)發(fā)散或自生磁場(chǎng)的現(xiàn)象。當(dāng)將這一結(jié)果擴(kuò)展至宇宙學(xué)尺度時(shí)，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)束流-等離子體不穩(wěn)定性不足以解釋甚高能伽馬射線的缺失。這一發(fā)現(xiàn)直接支持了另一種假說(shuō)——宇宙中存在遺留的星系際磁場(chǎng)，其持續(xù)偏轉(zhuǎn)粒子對(duì)，導(dǎo)致相關(guān)輻射無(wú)法抵達(dá)地球。英國(guó)思克萊德大學(xué)合作研究員鮑勃·賓厄姆教授指出：“實(shí)驗(yàn)室天體物理學(xué)讓我們能夠重建極端宇宙環(huán)境，并通過(guò)精確測(cè)量揭示影響噴流演化的關(guān)鍵過(guò)程，這為理解星系際磁場(chǎng)的起源提供了重要線索。”

盡管破解了伽馬射線消失之謎，研究卻引發(fā)了新的疑問(wèn)：若星系際介質(zhì)中確實(shí)存在磁場(chǎng)，其在早期宇宙近乎均勻的條件下是如何形成的？對(duì)此，團(tuán)隊(duì)提出，磁場(chǎng)起源可能與標(biāo)準(zhǔn)模型之外的新物理理論相關(guān)。隨著切倫科夫望遠(yuǎn)鏡陣列等新一代觀測(cè)設(shè)施的建成，科學(xué)家將獲得更高分辨率的數(shù)據(jù)，為檢驗(yàn)這些理論提供依據(jù)，進(jìn)一步探索磁性宇宙的深層奧秘。