拉索揭示宇宙线起源关键机制,或为高能加速器设计提供新思路
北京日报客户端 | 记者 刘苏雅

2025-11-16 14:39 语音播报

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11月16日,高海拔宇宙线观测站(拉索)发布了两项具有里程碑意义的科学成果,揭示了宇宙线起源的关键机制,并为理解黑洞系统的极端物理过程开辟了一条新途径。

高海拔宇宙线观测站(拉索)

宇宙线能量分布图上有一个关键转折点,由于形状酷似人的膝盖,被科学界称为“膝”。“通常我们认为,银河系内产生的宇宙线在‘膝’的位置逐渐消失。也就是说,能量更高的宇宙线应当来自银河系外。”拉索项目首席科学家、中国科学院院士曹臻解释,要回答银河系内宇宙线的起源,就要解开“膝”的谜团,找到宇宙中粒子加速器能量的极限。

拉索为揭开这个困扰科学界上百年的谜团提供了钥匙,它既能通过超高能伽马射线探测宇宙射线的源天体,也能对太阳系附近的宇宙线粒子进行精确测量。来自中外多家科研机构的科研人员依托拉索采集的大量数据,筛选出大量高纯度质子样本,成功绘出误差极小的宇宙线能量分布图。

曹臻说,身处地球表面的拉索,探测数据误差水平能与在轨卫星相当。更让科研团队惊喜的是,这些数据绘成的“膝”结构,第一次与具体类型的天体——黑洞喷流系统关联起来。

黑洞是宇宙中最神秘天体之一。处于双星系统中的黑洞在吞噬伴星物质时,会形成微类星体。拉索在世界范围内首次系统性探测到5个微类星体的超高能伽马射线,其中1个微类星体加速质子能量的总功率,相当于每秒释放400万亿颗威力最强的人造炸弹。另一个微类星体加速质子的能量甚至可能超过10拍电子伏。这个发现,使得微类星体成为银河系内一类重要的拍电子伏粒子加速器。

对这种“粒子大炮”的认识,科研团队仍在持续深化。“现在人类制造的高能加速器,本质上与宇宙线的加速过程类似,区别在于是否运用激波场对粒子施加外力。激波加速方式,就可能成为人类未来生产高能粒子的思路之一。”曹臻表示,要将星体级别的加速原理微缩到实验室内,很多问题还有待研究。目前,中国科学院高能物理研究所的科研团队已经在这一领域展开探索,期待未来有机会将这个思路变为现实。

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编辑:王可心

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