一項由牛津大學領銜的國際科學團隊,在歐洲核子研究組織(CERN)的超級質子同步加速器(SPS)設施中,完成了一項突破性的實驗,成功在實驗室環境中重現了極端宇宙現象,創造出被稱為電漿「火球」的結構。此項研究成果已於2025年11月3日發表於《美國國家科學院院刊》(PNAS),旨在深入探究宇宙中隱藏的磁場結構,並試圖解釋低能伽瑪射線長期難以被偵測到的奧秘。
該精密實驗在CERN的HiRadMat設施內執行,科學家們利用SPS產生電子-正子對,隨後引導這些粒子穿過一段長達一公尺的電漿體。此設置旨在模擬在星系際空間中,由超高能(TeV)伽瑪射線所引發的級聯反應。天文物理學家長期面臨的難題是:當遙遠的活動星系核(Blazars)發射出TeV等級的強大伽瑪射線噴流時,這些射線與星際光子碰撞後,應產生能量較低的GeV伽瑪射線,但費米(Fermi)等太空望遠鏡卻始終未能捕捉到預期的低能訊號。
研究團隊初步分析實驗類比結果,發現所觀察到的光束不穩定性強度,尚不足以完全解釋GeV伽瑪射線的缺失。此一發現將研究焦點轉向更宏大的宇宙結構,暗示可能存在著一種更古老、更為廣泛的外部磁場,正在宇宙深處將這些帶電粒子偏轉至難以探測的方向。實驗結果排除了光束電漿不穩定性是造成伽瑪射線「失蹤」的主因,更傾向於「弱星際磁場假說」,即星系間的磁場足以偏轉粒子。
這項實驗的成功,為未來探索高能粒子交互作用提供了強大的實驗模型,將一個遙不可及的宇宙現象轉化為可檢視的系統。科學家們正持續分析數據,試圖釐清這些宇宙級磁場的確切性質與強度。此類研究不僅修正了現有理論,也為理解宇宙射線的傳播機制提供了關鍵線索,並可能暗示著標準模型之外的新物理學存在。
