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蝇眼所取得的宇宙射线能谱看来很有些奇特，其中在两个最高能量事例之间的图线上出现了一个大的间隙。看来仍然有存在着格雷森扎采品截止的可能性。我们知道它是由于微波背景辐射的阻挡使得大部分较高能粒子到达不了地球而出现的。只有这样一个事例，而且发生在截止能量的上方，提示我们设想事件的起源有可能在〃本地区〃。这颗粒子未曾穿越巨大的银河系外的空间因而能量损失不大。很有可能宇宙射线源有远有近。可是，为什么我们没能检测到更多超高能粒子呢？
戴宏跃的巨型簇射宣布不久，日本在AGASA的研究组也发现了这种事例。1992年，一个特别大的簇射恰好落在了实验阵列粒子检测器所覆盖的面积上。AGASA簇射事例与蝇眼事例的类似之处是，二者都取得了完美的测量数据，能比较直接地确定出这颗粒子的能量约为2×10^20eV。所以，在蝇眼研究组仍然保有最高记录的同时，又增添了一个认为极高能粒子源有可能在我们本星系近邻中的证据！在前后相继很短的时间里居然发现了两起最高能宇宙射线事例，你或许会感到不可思议。是的，我们也认为在意料之外。可是我们知道，面积占100平方千米的AGASA具有当前运行实验中谁都比不了的最大数据收集面积，而且仅仅投入运行一两年。因此，有哪个研究组能用地面阵列检测到稀有的高能事件的话，最有可能就是日本研究组。
蝇眼和AGASA公布发现极高能粒子事例的当时，人们的最大兴趣都是关注簇射的到达方向。对这种粒子的路径作反向追踪能找到它们的起源吗？能找到同时也找不到。你一定记得，宇宙射线路径的弯曲情况取决于粒子带电数量，银河系外磁场强度以及路径的长度。根据对磁场强度的最佳估算，能量为3×10^20eV的质子的路径在穿越15亿光年的路途中，最多偏转10°。换句话说，假定这颗粒子是质子，假定它穿越了微波背景阻挠下所能达到的最大距离，那么在寻找强射电星系或其他什么发射源时，所关注的天空面积可以不必太大。蝇眼极高能事例发生在御夫星座的方向上，几乎是我们银河系中心所在方向的相反方向。遗憾的是，在理应搜寻的天空区域里不存在强大的射电星系。在比15亿光年近和天空到达方向10°以内的广阔空间里有两个值得注意的星系。可是看不出它俩具备据推测高能粒子加速必须有的喷流和有射电瓣等条件。可是，如果把搜寻范围稍微放宽一些，就会在到达方向的12°以内找到一个强射电星系，这个天体的名称是3C134。不巧的是，当前还未能估算出该星系的距离有多远。在可见光波段我们观察这个星系的视线被银河系中的一块巨型气体云遮挡住了，使得对该星系光谱的测量发生困难，致使通过红移估算距离的办法没法利用。幸运的是由射电波段（射电波很强）可以检测到这个天体，从其射电信号在天空扩展的范围很大可以得知这个射电源相对较近，很可能在15亿光年以内。尽管从技术上看来比较困难，当前还是向光学天文学家们提出了测出该星系红移的要求。
AGASA检测到的巨型簇射是由双鱼星座方向到达的粒子引发的。在这个事例上碰上了好运气。那里有一个称做NGC315的强射电源，与测得的该宇宙射线粒子到达方向相距约10°角距。红移测量表明这个星系正好就在15亿光年的极限距离处。这个星系因为是惟一的候选者，所以确定为粒子发射源的可能性非常大！
由于在我们的能量超过10^20eV的宇宙射线粒子表中仅仅有两个事例，因此最高能量粒子是在强射电星系的射电瓣中被加速的说法还是不能深信。这是个可恶的逗弄人的线索。很有可能我们恰好被射电星系候选者靠近宇宙射线到达方向所愚弄。可能纯属偶合或者某些假设有错。例如，宇宙射线路径弯曲可能比我们假设的更利害。溢出星系外的星系际空间磁场有可能比我们设想的更强，或者所议论的宇宙射线粒子实际上并不是质子而是带更多电荷的核。我们此时此刻只能这样说，我们认为我们对磁场的估算十分正确，整个蝇眼所测的质量构成结果指出最高能粒子是质子。答案自然是，我们需要观测到更多这类超高能粒子，看是否达到方向能汇集在3C134和NGC315！
X粒子
自从蝇眼粒子与AGASA粒子的细节情况公布以后，以射电星系起源缺乏可信性作为契机，就打开了某些有趣的取代想法的闸门。最使人们感兴趣的一种想法是，宇宙射线根本就不是在星系或脉冲星这类天体中按照传统的那些说法被加速的。我们列举的传统过程是粒子开始只有很少能量而且增加缓慢。而代替的理论却说，超高能粒子是突然冒出来的！这是〃颠倒〃理论的一个例子。它强调说，通过超大质量母粒子的衰变，就直接由原封不动的巨大能量创生出了超高能粒子。换句话说，宇宙射线的能量直接来自衰变粒子的一部分质量。根据爱因斯坦的质能等价原理，这种过程当然符合规律。不过，进行衰变的基础粒子要有极其巨大的质量。电子质量的等效能量仅是511KeV，而质子质量的等效能量约为10^9eV，是电子的约两千倍。我们假设的〃X〃粒子，至少必须具有比电子大1万亿倍的能量才能产生出蝇眼粒子。
企图把数种自然界的基本力统一到用单一种力来描述的某些所谓大统一理论预言说，这些粒子的质量（相应的等效能量）已高达10^24eV的范围！它们是大爆炸之后立即形成的粒子，按照标准理论的说法，它们产生后很快就会衰变掉。不过，人们相信，有一部分X粒子陷进了宇宙时空的〃圈栏〃之中。这类被称做拓扑缺陷的〃圈栏〃，与时空结构中另外的著名〃缺陷〃（黑洞）具有某些共同的特性。
理论还预言到，坍缩中的拓扑缺陷能随时释放出X粒子。然后X粒子自然衰变，将质量转变成若干个能量极其巨大的粒子。这些粒子包括γ射线、中微子、质子和中子。令人感兴趣的是，拓扑缺陷不需要与射电星系或其他一般物质汇集成的天体物理源有什么联系。它们能随机分布在宇宙空间，仍乎从不知道的地方就可以产生出高能量宇宙射线。这样一个理论，与预测宇宙射线到达方向和星系团之间的联系的想法比较起来，确实有其诱人的选择价值。预期单个X粒子能衰变成一群不同类型的各种高能粒子，对于在罕见的宇宙射线极高能量事件中搜寻这类迹象，是对将来实验水平的挑战。实际上，人们期待的是，衰变所释放的大部分粒子将是超高能γ射线。检测器能认证γ射线引发的空气簇射是大量附加物的汇集。因为质子产生的簇射与γ射线产生的簇射有相似性，在其产生的当时，完全可能确认蝇眼簇射和AGASA簇射是由这些奇异的光子样本引发的！
对于拓扑缺陷方案再作一个最后的注解。我们早已指出，在由蝇眼测定出来的能谱图中，在8×10^19eV和最高能量事件之间出现一个宽宽的〃空隙〃。假如新实验搜集到的更多数据并不改变这个空隙，则拓扑缺陷模型的存在地位将会得到加强。这一模型能很自然地预言超高能粒子的产生，而不涉及较低能量粒子。这个理论假定，我们见到的较低能量粒子是在较传统的〃颠倒〃加速过程中产生的。假如颠倒过程决定最高能量粒子的产生的话，就看不到任何能量空隙了。总之，假如我们能观测到有3×10^20eV的粒子由邻近的活动星系发出的话，我们就也能预期观测到能量为1×10^20eV或2×10^20eV的粒子从同类天体发出。
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□ ＇澳＇罗杰·柯莱等/著 车宝印/译
附 录
附录1 相对论简介
20世纪初，阿尔伯特·爱因斯坦就认识到，我们的时空观并不完善。他是通过分析电和磁相结合产生电磁辐射（例如光辐射）特性的规律得出这个结论的。他认为，如果光在一切测量中具有协调一致的特性的话，在物理学中光速必定扮演着主要角色。特别是，真空中的光速必须不变，无论光源和观察者作什么样的相对运动，真空光速总是每秒钟300000千米。爱因斯坦考虑了当人们在高速运动时会出现什么现象。我们通常会认为，光波的速度因与我们运动的方向相同或相反或取各种中间角度而有所不同。令人惊奇的是，爱因斯坦却认为，即便只用以太理论来分析，事实上也不会是这样。
17世纪，牛顿曾提出过一个相对性的经典说法。当时他主张，作为参照基准的参考框架，无论作什么样的匀速直线运动，都不会对实验（包括物理的运动）产生影响。爱因斯坦认为这说法与他的电磁学理论格格不入，当他试图搞清楚以光速运动的观察者所看到的光波将会是什么样时，他遇到了纠缠不清的情景。于是他清醒地认识到，为了在物理学领域取得协调一致的答案，就不能把空间只是看成供我们生活居住的容器。它还必须具有某些特性，例如人们以高速运动时，时间尺度将会改变，同时空间尺度也会改变。在这个意义上，空间和时间是缠绕在一起的，空间和时间原是同一件事物（空时）不同的相对表现形式。
我们完全清楚，在平常的生活中看不出空间和时间有这种畸变。这是因为我们不涉及已接近光速运动的事物。事实上，相对论性现象的特性由物体速度与光速平方之比这样一个比率来决定。当所研究的物体的运动速度超过光速的1/10时，这个比率才变得重要，因为此时该比率增大到1/100以上。这样的高速领域几乎只局限在高能物理学家们的经验中。由于我们通常不会涉及这样高的速度，所以狭义相对论的许多结论都使我们感到惊奇。实际上，这些结论确实有些复杂（尽管描述这个理论的方程式已经进入高中数学