由牛津大学领导的国际研究团队在2024年11月3日发表于《美国国家科学院院刊》的突破性研究中，利用欧洲核子研究中心的超质子同步加速器首次在实验室生成等离子体“火球”，成功模拟了遥远耀变体喷流的物理过程。这项研究为解开宇宙中缺失的伽马射线之谜提供了关键线索。
耀变体作为活动星系核的一种，其中心超大质量黑洞会以近光速喷射出高能粒子流。当这些粒子流产生的太电子伏特级伽马射线穿越星际空间时，会与宇宙背景光发生作用产生电子-正电子对。根据理论预测，这些粒子对应与宇宙微波背景辐射碰撞产生千兆电子伏特级伽马射线，但美国宇航局费米卫星等观测设备始终未能检测到这一预期信号。
研究团队通过欧洲核子研究中心的高辐射材料实验装置，将电子-正电子对束注入一米长的等离子体中，精确模拟了宇宙尺度下的粒子传播过程。令人惊讶的是，实验中的粒子束始终保持紧密聚焦状态，未出现理论预测的磁湍流耗散现象。这一结果表明，单纯等离子体不稳定性理论无法解释伽马射线的缺失，从而强力支持了“早期宇宙残留磁场”的假说。
项目负责人贾恩卢卡·格雷戈里教授强调：“这项开创性实验架起了理论天体物理与实验室验证的桥梁，彰显了全球科研设施协同攻关的重要性。”合作研究员鲍勃·宾厄姆教授指出：“通过在实验室重现相对论性等离子体环境，我们得以直接观测塑造宇宙喷流演化的关键过程。”苏比尔·萨卡教授补充道：“这项研究为在陆地高能物理实验室探索宇宙本源问题开辟了新范式。”
该国际合作项目汇聚了来自牛津大学、英国科学技术设施委员会中央激光装置、欧洲核子研究中心、罗切斯特大学激光能量学实验室、劳伦斯利弗莫尔国家实验室等机构的顶尖科研力量。未来，切伦科夫望远镜阵列等新一代观测设施将为此项研究提供更精确的宇宙学数据验证。
