在四川稻城海拔4410米的高山之巔,一座名為“拉索”的觀測站正改寫著人類對宇宙的認知。這座2021年正式啟用的科學裝置,憑借其獨特的復合探測技術,成功破解了困擾天體物理學界近七十年的宇宙線起源謎題。相關成果發表于《國家科學評論》與《科學通報》,標志著人類在探索宇宙高能粒子領域邁出關鍵一步。
宇宙線自1912年被發現以來,始終被視為來自外太空的“信使”。這些由質子和原子核構成的高能帶電粒子流,其能譜本應呈現平滑下降趨勢,卻在3千萬億電子伏特能量點出現陡峭的“膝蓋”結構。這一異常現象暗示銀河系內存在某種能將粒子加速至極限的“引擎”,但具體機制長期成謎。學界曾將希望寄托于超新星遺跡,然而觀測數據顯示,即便是蟹狀星云這類典型天體,其加速能量僅達0.1PeV,與3PeV的“膝蓋”要求相去甚遠。
“拉索”觀測站通過捕捉高能粒子撞擊大氣層產生的廣延大氣簇射,反推原始粒子能量與方向。其創新設計的復合探測系統,能同時測量電磁成分、繆子成分及切倫科夫光,靈敏度位居全球之首。研究團隊將目光投向由黑洞與伴星組成的微類星體——這類天體在吞噬物質時,兩極會噴射出接近光速的等離子體流。經過對銀河系內五個微類星體的長期監測,“拉索”首次探測到能量超過1PeV的超高能伽馬射線,直接證明其噴流可將粒子加速至10PeV以上。
該成果對基礎物理與實際應用均具深遠意義。曹臻院士提到,天然加速器的研究或為地面粒子加速器的升級提供新思路,其加速機制與人類技術存在共通之處。作為中國主導的重大科學突破,這項研究展現了該國在基礎科學前沿的硬實力。隨著“拉索”持續積累觀測數據,科學家將進一步探索其他原子核的能譜特征,逐步拼湊出完整的宇宙線起源圖景。七十年懸而未決的謎題終獲突破,而宇宙的未知篇章,正等待人類繼續書寫。









