科普：粒子加速

宇宙中充斥着高能量粒子，它们的速度接近光速。虽然这些被统称为宇宙射线的粒子存在于宇宙的许多地方，甚至可以在我们自己的大气层中找到它们，但科学家们还没有完全了解它们的起源。

某些宇宙现象赋予粒子的能量比地球上最好的加速器所能提供的能量高出一千倍甚至更多。我们之所以知道这一点，是因为亚原子粒子被探测到的能量相当于一个被击中的棒球！这些高能粒子被称为宇宙射线，能够到达地球，在地球上，它们要么被费米伽玛射线太空望远镜等卫星探测器研究，要么被H.E.S.S.和VERITAS等地面切伦科夫望远镜研究，这些仪器可以检测射线与地球大气之间的相互作用。

尽管科学家们已经建立了现象模型来解释这些粒子的行为，但它们加速的机制还没有完全被理解。然而，科学家推测，被称为超新星的大质量恒星的爆炸，以及由此产生的冲击波送入周围的星际气体，可能是动力的一个来源。还有一个正在形成的共识是，磁场在帮助这些粒子获得巨大能量方面发挥了作用。然而，磁场也可以通过将带电粒子拉离原来的轨道来掩盖它们的起源。为了确定宇宙射线的起源，科学家们研究了中微子等中性粒子，它们从源头以直线传播。从超新星爆炸中探测到高能中微子，支持了这个起源理论。

科学家们在寻找和了解这些高能粒子的来源方面面临着重大挑战。描述宇宙射线加速和传播的方程极其复杂，观测需要像费米这样的精密仪器。最终，科学家们可能能够利用费米和其他仪器的数据来更好地了解这些粒子。

在费米提供的丰富数据的激励下，KIPAC的研究人员正在努力理解导致粒子加速到巨大能量的现象。为了扩大他们对宇宙的看法，KIPAC的科学家们正在对天体伽玛射线源进行无线电、X射线和光学观测。KIPAC的搜索范围从奇异的——爆炸恒星的残余物和天体物理喷流——到看似平凡的——我们自己的太阳。与太阳耀斑相关的磁流体动力学过程可以产生所谓的日冕物质抛射，它用宇宙射线轰击太阳系内部。有时，这些干扰会在地球的地磁场中引起，甚至会破坏输电线。