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)包含振動的電場和磁場，它們也互相垂直，其中電場的振動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的振動方向。

宇宙天體產(chǎn)生的伽瑪射線光子具有如下4方面的信息：光子的到達時間、能量、方向以及偏振?？茖W(xué)家對前三個方面都已經(jīng)有成熟的辦法來探測研究，然而在最后的偏振探測上卻碰了釘子。為解決這個問題，中國科學(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”望遠鏡誕生了。

說到望遠鏡，人們首先想的是普通望遠鏡，“天極”卻不一樣，它的全稱是“天極”伽瑪暴偏振探測儀（英文名POLAR），是專門用于測量伽瑪暴偏振的高靈敏度探測器，安裝于“天宮二號”空間實驗室的艙外，背對地球，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，每個復(fù)眼包含6300個小眼，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?！疤鞓O”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）組成一個探測器陣列，通過測量與每個伽瑪射線光子同時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)測的隨機發(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盡量多地開機運行，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)尺度上的恒星級過程，能夠?qū)⑻祗w物理中最重要的三個層次——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伽瑪暴的研究取得了長足的進步，但對于理解伽瑪暴的產(chǎn)生原因、產(chǎn)生環(huán)境周圍的磁場和幾何結(jié)構(gòu)至關(guān)重要的偏振現(xiàn)象研究卻因為技術(shù)限制，一直沒有突破性的進步，甚至說仍舊是一個空白的領(lǐng)域。張雙南解釋說，這主要是因為伽瑪射線偏振的測量與一般的測量方法非常不同，除了需要測量光子到達的方向、能量和時間以外，還需要經(jīng)過伽瑪射線探測器中的多個作用過程才能夠獲取偏振的測量信息，這在技術(shù)上的難度非常大。

作為國際上最靈敏的伽瑪射線暴偏振探測儀器，“天極”的主要科學(xué)目標(biāo)就是觀測伽瑪射線暴并且測量伽瑪射線暴的偏振性質(zhì)。預(yù)期運行兩年，可以探測到大約100個伽瑪射線暴，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量的最大樣本。通過系統(tǒng)地測量伽瑪射線暴的偏振，能夠從觀測上對伽瑪射線暴的輻射機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)生的機制做出重要的貢獻。