用好“拉索”，揭示宇宙线起源之谜（奋进“十五五”·一线见闻）

尹丽巧

加强原始创新和关键核心技术攻关。

——摘自“十五五”规划建议

宇宙中充满高能粒子流，即宇宙线。这些来自宇宙深处的“信使”，携带了其诞生地和宇宙极端环境的神秘信息。其中，千万亿电子伏特(拍电子伏特)左右能区的宇宙线数量会断崖式下降，这个结构因为形似人的膝盖，被称为“膝”区。然而，“膝”区的宇宙线稀少，卫星探测器面积有限，探测如同大海捞针。“拉索”如同一双慧眼，能清晰地将质子从纷繁复杂的粒子中筛选出来并进行精确测量。

2025年11月16日，当“‘拉索’破解宇宙线‘膝’形成之谜”科学成果对全社会发布时，我悬着的心终于落了地。

高海拔宇宙线观测站(LHAASO，中文简称“拉索”)在四川稻城县海子山上建成后，我们便投入到了数据分析中。经过多年的观测运行、不断验证，我们终于发现，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特能段；宇宙线质子能谱“膝”区显现超出预期的高能组分，黑洞正是其最可能的候选源天体。这一发现，不仅揭示了宇宙线起源的关键机制，也为理解黑洞系统的极端物理过程开辟了一条新途径。

一开始，我们对怎么开展研究也没有把握。“拉索”的3个子探测器阵列各自都有坐标系，并且模拟数据和实验数据坐标系初期也没有统一，涉及多个坐标系之间的转化。实验室里，大家反复模拟，终于完成了坐标设置。

当2023年年初看到宇宙线质子能谱的基本形状时，结果出人意料，虽然显示的是“膝”的结构，但“膝”区并非预想中的简单转折，而是“鼓了一个包”。这个“鼓包”意味着存在一类新的、能产生极高能量宇宙线的源头。接下来，就需要充分验证能谱误差，直至最终确定。

“拉索”观测的新结果与其他过往研究共同表明，银河系内存在多种类的加速源，每一类有各自独特的加速能力和能量范围，而“膝”正是产生高能组分的源的加速极限表现。

接下来，我们计划测量能量范围更为宽泛的质子能谱，最终覆盖4个量级的能量区间。展望“十五五”，团队将进一步深耕科学数据、推动技术升级，面向国际基础研究重大前沿问题，不断探索和解答宇宙线研究领域的科学问题。

(作者为中国科学院高能物理研究所副研究员，本报记者游仪采访整理)

“拉索”如何探测宇宙高能粒子信号

“拉索”是我国自主建设的大型宇宙线观测装置，位于四川稻城县海拔4410米的海子山上。作为目前全球最灵敏的超高能伽马射线探测装置，“拉索”能帮助人类“解码”来自宇宙深处的高能粒子信号，揭示极端天体活动的物理机制。

宇宙线是来自外太空的高能粒子流，携带着宇宙中天体演化的重要信息。然而，宇宙线能量越高，数量越稀少，探测难度极大。

2019年起，“拉索”采用“边建设、边运行”的模式，探测器阵列逐步分批投入科学运行。通过地面簇射粒子探测器阵列、水切伦科夫探测器阵列以及18台广角大气切伦科夫望远镜，实现了对超高能宇宙线及伽马射线的高精度、全天候观测。

(本报记者游仪整理)

《 人民日报 》( 2026年01月05日 04 版)