國家重大科技基礎設施“高海拔宇宙線觀測站（LHAASO）”（簡稱“拉索”）正式發布了迄今最亮的伽馬射線暴（簡稱“伽馬暴”，編號GRB 221009A）的高能伽馬輻射的精確能譜，該結果挑戰了傳統的伽馬暴余輝的標準輻射模型，揭示出宇宙背景光在紅外波段強度低于預期。相關結果于美國東部時間11月15日在《科學進展》（Science Advances）上發表，由中國科學院高能物理研究所牽頭的拉索國際合作組完成。

　　伽馬暴是宇宙大爆炸之后最劇烈的天體爆炸現象，是指來自天空中某一方向的伽馬射線突然增強的閃爍現象。2022年10月9日，“拉索”記錄到史上最亮的伽馬暴GRB 221009A產生的伽馬光子，其最高能量達10 TeV（萬億電子伏特）以上。

　　在伽馬暴標準模型中，余輝輻射起源于以接近光速飛行的爆炸物與周圍環境氣體物質的碰撞，碰撞產生的高速激波會把電子加速到非常高的能量，這些電子進一步撞擊周圍的光子，使得光子演變為高能伽馬輻射。

　　理論上這種輻射的光子能量越高，其輻射強度就衰減得越快，但本次拉索對其輻射能譜的精確測量卻發現伽馬暴輻射一直延伸到13 TeV。該能譜對伽馬暴余輝標準模型提出了挑戰，預示著伽馬暴余輝的10TeV左右光子可能產生于更復雜的粒子加速過程或者存在新的輻射機制。

　　同時，GRB 221009A精確能譜為檢驗愛因斯坦相對論的適用范圍、探索暗物質候選粒子——軸子等新物理研究方面提供了重要信息。

　　高能伽馬光子在飛行時會被宇宙中彌漫的背景光吸收，伽馬光子能量越高被吸收得就越強烈。按照目前的宇宙演化模型，1 TeV伽馬光子飛行24億光年被宇宙背景光吸收的概率約為80％，而10 TeV伽馬光子被吸收的概率則超過99.5％。

　　基于本次“拉索”測量的精確能譜推算，宇宙背景光對高能伽馬光的吸收低于預期，在紅外波段，宇宙背景光的吸收強度僅為理論值的40％左右。這一結果將促使人們重新考慮宇宙中星系的形成和演化過程。

　　對于宇宙背景光對高能伽馬光子的吸收低于理論預期這一現象，研究人員給出了兩種可能的解釋。

　　一種可能是存在某種超出當前粒子物理標準模型的新物理機制，比如，作為愛因斯坦狹義相對論基礎的“洛倫茲對稱性”如果有非常微小的破壞，就能夠解釋“拉索”觀測到的高能伽馬能譜；另一種可能是存在標準模型之外的一種新粒子軸子，如果軸子存在也可以解釋拉索觀測到的高能伽馬光子弱吸收現象。