西藏ASγ实验首次成功测量了位于Geminga脉冲星风云周围的伽马射线晕内的高能辐射并研究了尺度小于1秒差距(约3.3光年)的磁流体动力学湍流性质。这项开创性的观测将研究拓展至100 TeV以上的最高能量区域，为理解宇宙线的加速、传播以及银河系磁场结构提供了前所未有的关键信息。研究成果于2026年3月4日在美国《Science Advances》上发表。该研究由西藏ASγ合作组完成，中国科学院高能物理研究所黄晶研究员，毕效军研究员，方堃副研究员及国台陈鼎研究员等是共同通讯作者。
宇宙线是来自太空的高能粒子，其起源和传播是天体物理学的基本问题。近年PAMELA和AMS-02等实验发现的高能正电子过剩，让脉冲星风云成为焦点。这些由快速旋转中子星驱动的星云被认为是高能正电子的重要来源。然而，对邻近脉冲星风云(如Geminga)周围伽马射线晕的观测却带来新的谜题：TeV能区的观测显示，电子和正电子的扩散速度远比预期要慢，无法简单解释在地球上观测到的正电子过剩现象。
西藏羊八井ASγ实验凭借其独特优势，将这一探索推进至100 TeV以上的“无人区”。ASγ实验位于我国西藏羊八井镇(海拔：4300米)，其关键设备—2.5米深的地下μ子探测器阵列(见图1)，能有效屏蔽99.92%的宇宙射线背景噪声，从而在极高能量下获得异常清晰的伽马射线信号。本次研究团队取得了以下核心发现：
首次确定百TeV加速极限：通过分析Geminga脉冲星风云注入的电子/正电子能谱，团队首次发现其能谱存在一个约100 TeV的截断。超过此能量，粒子通量急剧下降。首次为Geminga脉冲星风云的粒子加速能力设定了关键上限。
直接测量扩散系数的能量依赖关系：研究人员测量了伽马射线晕在16 TeV至250 TeV范围内的形态变化，由此推导出宇宙线扩散系数随能量的变化关系。发现这一关系与科尔莫戈罗夫磁流体动力学湍流模型的预言高度吻合。
首次揭示极小尺度上的湍流特性：基于扩散系数，团队进一步反推出磁流体动力学湍流的功率谱。令科学家们惊讶的是，即使在小于1秒差距的微小尺度上，Geminga周围的湍流特性也与从更大尺度银盘测量中外推得到的规律一致，本研究首次从实验上证实了亚秒差距尺度上的磁流体动力学湍流遵循科尔莫戈罗夫型谱。
银盘湍流远强于银晕：研究还发现，Geminga所在区域的湍流强度，远高于此前在银晕中的测量值。这表明银盘内的磁场环境远比银晕区活跃。
一个有趣的推论随之产生：驱动这种强湍流的能量并非来自脉冲星风云本身。计算表明，百TeV能区电子/正电子的能量密度，比维持该区域湍流所需的能量密度低了约两个数量级。研究团队推测，外部能量供应，例如其前身超新星遗迹中的激波，可能才是这种强湍流环境的幕后推手。
西藏ASγ实验的这一系列成果，不仅刷新了对Geminga这一邻近天体物理实验室的认识，也为理解宇宙线在银河系中的传播机制、脉冲星与其周边环境的复杂互动，以及磁场在宇宙尺度上的行为，开辟了全新的研究路径。随着多信使天文学时代的到来，此类超高能伽马射线观测将成为探索宇宙极端物理过程的核心工具。
该项研究获得了国家自然科学基金的资助。
