伽瑪暴偏振是指伽瑪暴發(fā)射的伽瑪射線的偏振。由于伽瑪射線是電磁波的一種，那么我們先來了解一下電磁波的偏振：電磁波若向左傳播，跟傳播方向垂直的平面內(nèi)包含振動(dòng)的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，它們也互相垂直，其中電場(chǎng)的振動(dòng)方向即電磁波的偏振方向。同理，伽瑪暴發(fā)射的伽瑪射線也是電磁波，所以伽瑪射線的偏振就是電磁波電場(chǎng)的振動(dòng)方向。

宇宙天體產(chǎn)生的伽瑪射線光子具有如下4方面的信息：光子的到達(dá)時(shí)間、能量、方向以及偏振?？茖W(xué)家對(duì)前三個(gè)方面都已經(jīng)有成熟的辦法來探測(cè)研究，然而在最后的偏振探測(cè)上卻碰了釘子。為解決這個(gè)問題，中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所牽頭，瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)、瑞士保羅謝爾研究所、波蘭核物理研究所等單位參加研制的“天極”望遠(yuǎn)鏡誕生了。

說到望遠(yuǎn)鏡，人們首先想的是普通望遠(yuǎn)鏡，“天極”卻不一樣，它的全稱是“天極”伽瑪暴偏振探測(cè)儀（英文名POLAR），是專門用于測(cè)量伽瑪暴偏振的高靈敏度探測(cè)器，安裝于“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室的艙外，背對(duì)地球，可以有效地捕捉到伽瑪暴發(fā)生過程中產(chǎn)生的伽瑪光子，并測(cè)量它們的偏振性質(zhì)。

“天極”被形象地稱為“小蜜蜂”，原因是小蜜蜂有3只單眼、2只復(fù)眼，每個(gè)復(fù)眼包含6300個(gè)小眼，這些小眼能根據(jù)太陽的偏振光確定太陽的方位，雖然“天極”和小蜜蜂測(cè)量偏振的原理不相同，但二者在“眼睛”的構(gòu)造上卻有異曲同工之妙。“天極”采用1600根塑料閃爍棒（伽瑪射線在該塑料材料中可誘發(fā)熒光）組成一個(gè)探測(cè)器陣列，通過測(cè)量與每個(gè)伽瑪射線光子同時(shí)作用的多根塑料閃爍棒的位置分布獲取偏振信息。

此外，由于伽瑪暴是不可預(yù)測(cè)的隨機(jī)發(fā)生的天文事件，為了最大限度地捕捉伽瑪暴，“天極”在條件允許的情況下會(huì)盡量多地開機(jī)運(yùn)行，猶如辛勤的小蜜蜂，不知疲倦地尋找宇宙中最壯麗的恒星“生命之花”。

伽瑪暴偏振開啟天文學(xué)發(fā)展新窗口

伽瑪暴的起源及相應(yīng)的物理過程一直是天文學(xué)家們研究的最前沿課題之一。它涉及宇宙學(xué)尺度上的恒星級(jí)過程，能夠?qū)⑻祗w物理中最重要的三個(gè)層次——恒星、星系以及宇宙學(xué)聯(lián)系起來。雖然這十幾年來人們對(duì)伽瑪暴的研究取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但對(duì)于理解伽瑪暴的產(chǎn)生原因、產(chǎn)生環(huán)境周圍的磁場(chǎng)和幾何結(jié)構(gòu)至關(guān)重要的偏振現(xiàn)象研究卻因?yàn)榧夹g(shù)限制，一直沒有突破性的進(jìn)步，甚至說仍舊是一個(gè)空白的領(lǐng)域。張雙南解釋說，這主要是因?yàn)橘が斏渚€偏振的測(cè)量與一般的測(cè)量方法非常不同，除了需要測(cè)量光子到達(dá)的方向、能量和時(shí)間以外，還需要經(jīng)過伽瑪射線探測(cè)器中的多個(gè)作用過程才能夠獲取偏振的測(cè)量信息，這在技術(shù)上的難度非常大。

作為國(guó)際上最靈敏的伽瑪射線暴偏振探測(cè)儀器，“天極”的主要科學(xué)目標(biāo)就是觀測(cè)伽瑪射線暴并且測(cè)量伽瑪射線暴的偏振性質(zhì)。預(yù)期運(yùn)行兩年，可以探測(cè)到大約100個(gè)伽瑪射線暴，雖然數(shù)量上不是最多，但“天極”能夠獲得高精度伽瑪射線偏振測(cè)量的最大樣本。通過系統(tǒng)地測(cè)量伽瑪射線暴的偏振，能夠從觀測(cè)上對(duì)伽瑪射線暴的輻射機(jī)制模型加以限制或約束，為更好地理解宇宙中極端天體物理環(huán)境下的這種最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象產(chǎn)生的機(jī)制做出重要的貢獻(xiàn)。