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  由香港中文大學(xué)（中大）物理學(xué)系吳震宇教授領(lǐng)導(dǎo)，並與英國(guó)?？巳卮髮W(xué)Andrew Hillier教授和荷蘭阿姆斯特丹大學(xué)Shin’ichiro Ando教授合作的《TeV太陽(yáng)伽馬射線作為探測(cè)太陽(yáng)網(wǎng)絡(luò)間磁場(chǎng)的工具》研究中，提出了利用高能伽馬射線探索太陽(yáng)隱藏磁場(chǎng)的嶄新方法。研究顯示兆電子伏特（TeV）太陽(yáng)伽馬射線——觀測(cè)太陽(yáng)發(fā)射最高能量的光線，能揭開(kāi)磁場(chǎng)隱藏在太陽(yáng)之中的奧秘。有關(guān)成果近日已於國(guó)際研究期刊《Physical Review Letters》發(fā)表。

  傳統(tǒng)觀測(cè)太陽(yáng)的方法依賴分析可見(jiàn)光、X射線，或較低能量的輻射，以分析太陽(yáng)的磁場(chǎng)活動(dòng)。太陽(yáng)伽馬射線是宇宙射線與太陽(yáng)大氣相互作用下產(chǎn)生的輻射能量，而宇宙射線則是恆星死亡後產(chǎn)生高能量的粒子。最近，位於墨西哥的高海拔水切倫科夫天文臺(tái)（HAWC）檢測(cè)到有紀(jì)錄以來(lái)最高輻射能量的TeV太陽(yáng)伽馬射線。有關(guān)結(jié)果表明，太陽(yáng)內(nèi)部必然存在強(qiáng)大的磁場(chǎng)以重新導(dǎo)向宇宙射線的路徑。然而，這些磁場(chǎng)位於太陽(yáng)的哪個(gè)區(qū)域，以及宇宙射線如何在太陽(yáng)複雜的大氣磁場(chǎng)中傳播並產(chǎn)生這些 TeV 伽馬射線，仍是未解之謎。

圖為HAWC觀測(cè)到的TeV太陽(yáng)伽馬射線，及利用水平磁場(chǎng)得出的理論計(jì)算結(jié)果。中大供圖

  此項(xiàng)研究提出，太陽(yáng)表面（光球?qū)樱┫路酱嬖趶?qiáng)大的水平磁場(chǎng)，雖然這些磁場(chǎng)無(wú)法直接觀測(cè)，但他們很可能是產(chǎn)生的TeV太陽(yáng)伽馬射線是關(guān)鍵。當(dāng)這些磁場(chǎng)浮現(xiàn)到太陽(yáng)表面時(shí)一般被稱為「網(wǎng)絡(luò)間磁場(chǎng)」，它們能夠改變高能宇宙射線的運(yùn)動(dòng)路徑，從而產(chǎn)生被HAWC觀測(cè)到的TeV太陽(yáng)伽馬射線。這一發(fā)現(xiàn)不僅有助破解太陽(yáng)伽馬射線的謎團(tuán)，亦確立了伽馬射線為研究太陽(yáng)磁場(chǎng)的重要角色，完善了傳統(tǒng)的研究方法。

  太陽(yáng)周期由太陽(yáng)磁場(chǎng)所驅(qū)動(dòng)，並影響著太陽(yáng)耀斑和日冕物質(zhì)拋射等現(xiàn)象。此現(xiàn)象可對(duì)地球的太空環(huán)境造成影響，例如影響衞星通訊、電網(wǎng)運(yùn)作，以及太空任務(wù)安全。因此，研究太陽(yáng)磁場(chǎng)有助提升太空天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度、保護(hù)科技設(shè)施，以及確保未來(lái)月球和太空任務(wù)安全。

中大物理學(xué)系吳震宇教授。中大供圖

  隨著中國(guó)高海拔宇宙線觀測(cè)站（LHAASO）等設(shè)施對(duì)伽馬射線的觀測(cè)進(jìn)行更深入的探索，並配合未來(lái)太空任務(wù)和詳細(xì)的數(shù)值模擬研究，科學(xué)家將逐步揭開(kāi)太陽(yáng)的奧秘。

  是次研究獲裘槎基金會(huì)、研究資助局（RGC）、國(guó)家自然科學(xué)基金（NSFC）、英國(guó)科學(xué)技術(shù)設(shè)施理事會(huì)（STFC UK）、日本學(xué)術(shù)振興會(huì)/文部科學(xué)省科研費(fèi)（JSPS/MEXT KAKENHI Japan），以及中大策略夥伴研究合作獎(jiǎng)助計(jì)劃（SPARC）支持。

頂圖：圖為宇宙射線被水平磁場(chǎng)反射的現(xiàn)象。中大供圖