国家大科学装置拉索 又有新发现

封面新闻记者 张峥

原来，神秘的黑洞不仅能吃掉“光”，还能吐出点别的东西。

这是在11月16日，拉索最新成果发布会上，由拉索团队科学家发布的最新消息。拉索国际合作组的粒子天体物理学家们，通过装置在四川稻城的高海拔宇宙线观测站“拉索”这个观天巨眼，探知到一个新的发现：黑洞原来还是能够加速宇宙线的高能加速器。这跟70多年来，科学家们认为的超新星遗迹才是宇宙线加速器的观点出现了分歧。同时，拉索还对北半球的微类星体进行了搜寻，探测能量超过100TeV的伽马射线，并在12个源中成功探测到了5个。

这两个发现，分别发表于国内科学刊物《National Science Review》（《国家科学评论》）与《Science Bulletin》上。其中，拉索测量宇宙线膝区质子能谱以封面文章形式发表在由中国科学院、国家自然科学基金委员会主办的自然科学综合性学术期刊《Science Bulletin》（《科学通报》）上，曾经屠呦呦的论文也选择发布在了这里。

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拉索新发现发表于《科学通报》

宇宙中的“膝”

研究宇宙线，对人类探索宇宙起源有着重大意义。

浩渺星空蕴藏无尽奥秘，激发着人类对未知的探索。在广阔的宇宙中，无数以近光速飞行的微观粒子穿梭不息——我们称之为宇宙线。

宇宙线自从发现以来，通过空间和地面的实验探测，科学家们绘制出了跨越11个数量级的宇宙线全粒子能谱。在能谱图上，3拍电子伏特能量附近出现了一个独特的拐折结构，因形似人的膝盖，被称为“膝”结构。尽管这一现象已被发现近70年，但其物理成因至今仍是未解之谜。要探究这一难题，精确测量宇宙线中不同单元素成分的能谱及其“膝”结构至关重要。其中，作为宇宙线中最轻的核成分，质子的能谱测量更是关键所在。

“膝”区质子能谱的精确测量始终是宇宙线研究领域面临的关键技术挑战。对于空间探测器而言，主要受限于有效探测面积，对于通量极低的“膝”区宇宙线探测过程如同大海捞针；而地面探测器则面临大气层干扰的难题，难以从众多的宇宙线混合成分中有效分离出质子信号。

拉索（LHAASO）团队通过创新性设计，巧妙利用当前最先进的“膝”区宇宙线观测装置，构建了两个高成分敏感参数，成功实现了大统计量、高纯度质子样本的精确甄别。基于此，团队突破性地完成了对“膝”区质子能谱的精确刻画，并首次发现了超出预期的高能组分能谱结构。这一发现与AMS（阿尔法磁谱仪）观测到的低能组分、“悟空号”（暗物质粒子探测卫星）探测到的中能组分共同揭示了银河系内存在多种类型的宇宙线加速源。这些加速源具有各自独特的加速机制和能量范围，而质子能谱“膝”区结构正是其中一类加速源达到其加速极限的表现。

拉索

微类星体

黑洞是宇宙中最具吸引力的神秘天体之一，处于双星系统中的黑洞在吸积伴星物质时可产生相对论性喷流，形成“微类星体”。拉索首次系统性地探测到来自五个微类星体的超高能伽马射线。其中，一个著名的被命名为SS 433的微类星体，其超高能辐射与周围巨型原子云重合，强烈暗示来自被黑洞加速的高能质子与物质的碰撞。分析表明该系统加速的质子能量超过1 PeV，总功率高达约每秒1032焦耳，相当于每秒释放四百万亿颗人造最强炸弹——“沙皇”氢弹的能量。

拉索已成功探测到的这5个微类星体，其超高能光子谱测量结果表明，这些天体具有远超超新星遗迹的粒子加速能力，能够产生能量突破“膝”区的高能宇宙线，从而自然的解释我们测量到的质子高能组分能谱结构。通过精确测量宇宙线质子能谱并发现超高能伽马射线源，拉索正逐步构建起一个从微观粒子到宏观天体的完整科学图景。这一突破性进展不仅为破解困扰学界近70年的“膝区成因”难题提供了关键性观测证据，更为揭示黑洞在宇宙线起源中的核心作用奠定了坚实的观测基础。