封面新聞?dòng)浾?張崢

原來，神秘的黑洞不僅能吃掉“光”，還能吐出點(diǎn)別的東西。

這是在11月16日，拉索最新成果發(fā)布會(huì)上，由拉索團(tuán)隊(duì)科學(xué)家發(fā)布的最新消息。拉索國際合作組的粒子天體物理學(xué)家們，通過裝置在四川稻城的高海拔宇宙線觀測(cè)站“拉索”這個(gè)觀天巨眼，探知到一個(gè)新的發(fā)現(xiàn)：黑洞原來還是能夠加速宇宙線的高能加速器。這跟70多年來，科學(xué)家們認(rèn)為的超新星遺跡才是宇宙線加速器的觀點(diǎn)出現(xiàn)了分歧。同時(shí)，拉索還對(duì)北半球的微類星體進(jìn)行了搜尋，探測(cè)能量超過100TeV的伽馬射線，并在12個(gè)源中成功探測(cè)到了5個(gè)。

這兩個(gè)發(fā)現(xiàn)，分別發(fā)表于國內(nèi)科學(xué)刊物《National Science Review》（《國家科學(xué)評(píng)論》）與《Science Bulletin》上。其中，拉索測(cè)量宇宙線膝區(qū)質(zhì)子能譜以封面文章形式發(fā)表在由中國科學(xué)院、國家自然科學(xué)基金委員會(huì)主辦的自然科學(xué)綜合性學(xué)術(shù)期刊《Science Bulletin》（《科學(xué)通報(bào)》）上，曾經(jīng)屠呦呦的論文也選擇發(fā)布在了這里。

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拉索新發(fā)現(xiàn)發(fā)表于《科學(xué)通報(bào)》

宇宙中的“膝”

研究宇宙線，對(duì)人類探索宇宙起源有著重大意義。

浩渺星空蘊(yùn)藏?zé)o盡奧秘，激發(fā)著人類對(duì)未知的探索。在廣闊的宇宙中，無數(shù)以近光速飛行的微觀粒子穿梭不息——我們稱之為宇宙線。

宇宙線自從發(fā)現(xiàn)以來，通過空間和地面的實(shí)驗(yàn)探測(cè)，科學(xué)家們繪制出了跨越11個(gè)數(shù)量級(jí)的宇宙線全粒子能譜。在能譜圖上，3拍電子伏特能量附近出現(xiàn)了一個(gè)獨(dú)特的拐折結(jié)構(gòu)，因形似人的膝蓋，被稱為“膝”結(jié)構(gòu)。盡管這一現(xiàn)象已被發(fā)現(xiàn)近70年，但其物理成因至今仍是未解之謎。要探究這一難題，精確測(cè)量宇宙線中不同單元素成分的能譜及其“膝”結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。其中，作為宇宙線中最輕的核成分，質(zhì)子的能譜測(cè)量更是關(guān)鍵所在。

“膝”區(qū)質(zhì)子能譜的精確測(cè)量始終是宇宙線研究領(lǐng)域面臨的關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)。對(duì)于空間探測(cè)器而言，主要受限于有效探測(cè)面積，對(duì)于通量極低的“膝”區(qū)宇宙線探測(cè)過程如同大海撈針；而地面探測(cè)器則面臨大氣層干擾的難題，難以從眾多的宇宙線混合成分中有效分離出質(zhì)子信號(hào)。

拉索（LHAASO）團(tuán)隊(duì)通過創(chuàng)新性設(shè)計(jì)，巧妙利用當(dāng)前最先進(jìn)的“膝”區(qū)宇宙線觀測(cè)裝置，構(gòu)建了兩個(gè)高成分敏感參數(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了大統(tǒng)計(jì)量、高純度質(zhì)子樣本的精確甄別?；诖耍瑘F(tuán)隊(duì)突破性地完成了對(duì)“膝”區(qū)質(zhì)子能譜的精確刻畫，并首次發(fā)現(xiàn)了超出預(yù)期的高能組分能譜結(jié)構(gòu)。這一發(fā)現(xiàn)與AMS（阿爾法磁譜儀）觀測(cè)到的低能組分、“悟空號(hào)”（暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星）探測(cè)到的中能組分共同揭示了銀河系內(nèi)存在多種類型的宇宙線加速源。這些加速源具有各自獨(dú)特的加速機(jī)制和能量范圍，而質(zhì)子能譜“膝”區(qū)結(jié)構(gòu)正是其中一類加速源達(dá)到其加速極限的表現(xiàn)。

拉索

微類星體

黑洞是宇宙中最具吸引力的神秘天體之一，處于雙星系統(tǒng)中的黑洞在吸積伴星物質(zhì)時(shí)可產(chǎn)生相對(duì)論性噴流，形成“微類星體”。拉索首次系統(tǒng)性地探測(cè)到來自五個(gè)微類星體的超高能伽馬射線。其中，一個(gè)著名的被命名為SS 433的微類星體，其超高能輻射與周圍巨型原子云重合，強(qiáng)烈暗示來自被黑洞加速的高能質(zhì)子與物質(zhì)的碰撞。分析表明該系統(tǒng)加速的質(zhì)子能量超過1 PeV，總功率高達(dá)約每秒1032焦耳，相當(dāng)于每秒釋放四百萬億顆人造最強(qiáng)炸彈——“沙皇”氫彈的能量。

拉索已成功探測(cè)到的這5個(gè)微類星體，其超高能光子譜測(cè)量結(jié)果表明，這些天體具有遠(yuǎn)超超新星遺跡的粒子加速能力，能夠產(chǎn)生能量突破“膝”區(qū)的高能宇宙線，從而自然的解釋我們測(cè)量到的質(zhì)子高能組分能譜結(jié)構(gòu)。通過精確測(cè)量宇宙線質(zhì)子能譜并發(fā)現(xiàn)超高能伽馬射線源，拉索正逐步構(gòu)建起一個(gè)從微觀粒子到宏觀天體的完整科學(xué)圖景。這一突破性進(jìn)展不僅為破解困擾學(xué)界近70年的“膝區(qū)成因”難題提供了關(guān)鍵性觀測(cè)證據(jù)，更為揭示黑洞在宇宙線起源中的核心作用奠定了堅(jiān)實(shí)的觀測(cè)基礎(chǔ)。