宇宙線能量分布圖上那個形似膝蓋的神秘轉(zhuǎn)折點(diǎn)——“膝”，其形成機(jī)制長期困擾著科學(xué)界。與此同時，黑洞作為宇宙中最具神秘色彩的天體，與宇宙線“膝”之間是否存在關(guān)聯(lián)，一直是天文學(xué)界熱議的焦點(diǎn)。近日，由中國科學(xué)家主導(dǎo)的國際科研團(tuán)隊借助高海拔宇宙線觀測站（LHAASO，昵稱“拉索”）的觀測數(shù)據(jù)，成功破解了這一謎題，發(fā)現(xiàn)黑洞可能是驅(qū)動宇宙線加速至拍電子伏能段的關(guān)鍵引擎。

11月16日，中國科學(xué)院高能物理研究所在北京召開新聞發(fā)布會，宣布“拉索”團(tuán)隊取得兩項(xiàng)突破性成果：其一，黑洞吸積驅(qū)動的微類星體能夠?qū)①|(zhì)子加速至拍電子伏能段，成為銀河系內(nèi)強(qiáng)大的粒子加速器；其二，宇宙線質(zhì)子能譜“膝”區(qū)存在超出預(yù)期的高能組分，黑洞噴流系統(tǒng)被證實(shí)為最可能的候選源。這一發(fā)現(xiàn)首次在觀測層面將宇宙線“膝”結(jié)構(gòu)與黑洞活動直接關(guān)聯(lián)，為理解宇宙極端物理過程開辟了新視角。

“拉索”首席科學(xué)家曹臻院士介紹，團(tuán)隊通過系統(tǒng)性探測5個微類星體（包括SS 433、V4641 Sgr等）的超高能伽馬射線，首次捕捉到黑洞加速粒子的直接證據(jù)。例如，編號為SS 433的微類星體，其輻射區(qū)域與巨型原子云重合，表明高能質(zhì)子與物質(zhì)碰撞產(chǎn)生了伽馬射線。分析顯示，這些質(zhì)子能量超過1拍電子伏，總功率相當(dāng)于每秒釋放400萬億顆“沙皇”氫彈的能量。而V4641 Sgr的伽馬射線能量達(dá)0.8拍電子伏，進(jìn)一步證實(shí)微類星體是銀河系內(nèi)重要的“超級拍電子伏粒子加速器”。

這一發(fā)現(xiàn)解決了長期困擾學(xué)界的難題：此前公認(rèn)的宇宙線源——超新星遺跡，被證實(shí)無法將粒子加速至“膝”區(qū)及以上的高能量。而“拉索”的觀測表明，微類星體具有更高的加速極限，能夠產(chǎn)生超過“膝”的高能宇宙線，從而揭示了銀河系內(nèi)存在多種類的粒子加速源。

宇宙線“膝”位于約3拍電子伏處，其成因長期被猜測為加速源的極限表現(xiàn)。然而，由于“膝”區(qū)宇宙線稀少，且地面實(shí)驗(yàn)受大氣干擾，精確測量質(zhì)子能譜曾被視為不可能完成的任務(wù)。“拉索”通過多參數(shù)測量技術(shù)，成功篩選出高純度質(zhì)子樣本，首次精確繪制出質(zhì)子能譜。結(jié)果顯示，能譜結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)超預(yù)期，呈現(xiàn)出一個新的高能組分，而非簡單的冪律轉(zhuǎn)換。這一結(jié)果與阿爾法磁譜儀2（AMS-02）和“悟空號”衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)相互印證，表明銀河系內(nèi)不同加速源具有獨(dú)特的能量范圍，而“膝”正是高能組分源的加速極限表現(xiàn)。

曹臻院士比喻稱，過去的探測手段如同“混在一起抓花生瓜子”，難以分辨細(xì)節(jié)；而“拉索”的復(fù)合型探測器陣列設(shè)計，實(shí)現(xiàn)了對宇宙線和天體源的“精準(zhǔn)分離”。它既能通過超高能伽馬射線定位宇宙線源，又能精確測量太陽系附近的宇宙線粒子，從而同時捕捉到加速源的能量極限和宇宙線的能譜特征。

作為中國自主設(shè)計、建設(shè)并運(yùn)行的國際大科學(xué)裝置，“拉索”憑借其在伽馬天文和宇宙線物理領(lǐng)域的高靈敏度，已躋身全球領(lǐng)先行列。此次突破不僅彰顯了中國在基礎(chǔ)科學(xué)研究中的創(chuàng)新能力，也為人類認(rèn)知宇宙極端物理過程提供了關(guān)鍵證據(jù)。曹臻院士強(qiáng)調(diào)，這一成果是中國深度參與國際科學(xué)合作的縮影，通過打造世界級平臺、組建跨國團(tuán)隊，中國正為全球科學(xué)事業(yè)貢獻(xiàn)重要力量。