在遥远的天际，宇宙也会“下雨”。每时每刻河源华锋，源自深空的“粒子雨”洒向地球，它们携带着有关宇宙起源、天体演化等重要科学信息，是无数科学家究其一生沉迷破解的“谜题”。
我国重大科技基础设施“高海拔宇宙线观测站（LHAASO，拉索）”正在执行的任务，就是“捕捉”这场名为“宇宙线”的“粒子雨”，解读其中蕴藏的宇宙奥秘。
11月16日，潮新闻记者从中国科学院高能物理研究所获悉，拉索最新发布的两项科学成果将为我们揭秘宇宙线起源以及理解黑洞系统的极端物理过程迈出极具里程碑意义的一步。
这两项成果分别发表于《National Science Review》与《Science Bulletin》，由中国科学院高能物理研究所、南京大学、中国科学技术大学、罗马第一大学等机构完成。
“拉索”发现黑洞是拍电子伏特宇宙线加速器，破解宇宙线“膝”结构之谜
黑洞，宇宙中的“超级粒子加速器”
根据公布的信息，拉索项目通过观测发现，黑洞吸积驱动的微类星体是银河系中强大的粒子加速器，能够将质子加速至拍电子伏（PeV，1PeV=1000万亿电子伏）能段。此外，宇宙线质子能谱“膝区”显现超出预期的高能组分，黑洞微类星体正是其最可能的候选源天体。
此次，拉索将目光投向了银河系中的微类星体——这是由黑洞和伴星组成的双星系统。当黑洞以其强大引力“吞噬”伴星物质时，会形成吸积盘并产生接近光速的喷流。
“我们这次发现了黑洞一个非常重要且鲜为人知的特性。”中国科学院院士、拉索首席科学家曹臻介绍，黑洞就像一个巨大的漩涡，但它在不断“进食”的过程中，也会猛烈地向外抛射物质，形成强烈的外流和喷流。这一过程使黑洞成为强大的粒子加速器。
拉索在银河系内发现了五个这样的微类星体，其中两个尤为突出。在SS 433系统中，探测到的超高能伽马射线与周围的巨型原子云位置重合，表明高能质子在那里与物质碰撞产生辐射。分析显示，该系统的加速功率高达每秒10^32焦耳，相当于每秒释放四百万亿颗“沙皇”氢弹的能量。
另一个系统V4641 Sgr更为惊人河源华锋，其产生的伽马射线能量达到0.8拍电子伏，推算其父辈粒子能量达到10拍电子伏左右。“这证明微类星体是银河系内名副其实的超级粒子加速器。”曹臻说。
“拉索”破解宇宙线“膝”结构之谜，成果作为《科学通报》封面论文发表
看清宇宙能谱上的“膝盖”
在宇宙线研究领域，有一张被广泛使用的能谱图，它记录了宇宙线强度随能量变化的规律。在这张图上，一个奇特的结构格外引人注目：当能量达到约3拍电子伏时，宇宙线的数量会突然急剧下降，其形状恰似人腿在膝盖处弯曲——这就是著名的“膝”区。
“这个位置非常重要，”曹臻介绍，“通常认为，这个能量以下的宇宙线产生于银河系内部，而能量更高的部分来源仍未确定。”
然而，自近70年前发现“膝”以来，科学家们一直未弄清其成因，而要真正理解这个问题，必须精确测量宇宙线各成分的能谱及各自的“膝”。
“膝区”的宇宙线本就稀少，而区分不同成分的粒子更是难上加难。曹臻比喻：“这就像把瓜子、花生混在一起，你要把它们分开才能知道各自的特点。”
拉索凭借其创新的多参数测量技术，实现了这一突破。“拉索的灵敏度极高，比它弱十万倍的东西都可以精确测量，”曹臻说，“我们用类似的方法成功地把质子从其他宇宙线中挑了出来。”
这一突破带来了意想不到的发现。当拉索团队首次绘制出纯净的质子能谱时，他们看到的不是一个简单的拐折，而是一个明显的“鼓包”结构。“在物理学测量中，一旦发现鼓包，就意味着有新组分出现，”曹臻表示，“这改变了传统思维。”
“高海拔宇宙线观测站（LHAASO，拉索）
拉索，揭秘宇宙奥秘的中国智慧
自1912年奥地利科学家赫斯发现宇宙线以来，关于宇宙线的研究至今已经产生了5枚诺贝尔奖。这正印证，揭秘星海浩瀚，宇宙线是人类打开答案之门的一把重要“钥匙”。
拉索核心科学目标就是探索高能宇宙线起源以及相关高能天体物理过程的研究。它由中国科学家自主设计、建设并运行。
在国务院发布的《国家重大科技基础设施建设中长期规划（2012-2030年）》中，高海拔宇宙线观测站项目被列为16个优先安排的重大项目之一，并于2015年12月31日获得国家发改委批准立项。
凭借在伽马天文探测与宇宙线精确测量两方面的高灵敏度，该观测站目前在高能伽马射线天文和宇宙线物理领域处于领先地位，且持续取得具有全球影响力的突破性成果。
这些成就彰显了中国在基础科学研究领域的创新实力，体现了中国智慧对人类文明的贡献，尤其是在对宇宙极端物理过程的认知层面。
而这只是中国深度参与科学研究的一个缩影：即便在远离日常生活的自然科学前沿领域，中国也在积极作为。通过打造世界级平台、组建国际团队、推动人类认知边界不断拓展，中国正为全球科学事业作出重要贡献。
来源：潮新闻，图片由中国科学院高能物理研究所提供
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