“拉索”确认首个超级宇宙线起源天体（科技自立自强）(2)

　　团队成员、中国科学院高能物理研究所副研究员李骢说：“一般来说，产生能量为2千万亿电子伏特的伽马光子，需要能量至少高10倍的宇宙线粒子。因此，这表明泡状结构内部存在超级宇宙线加速器，源源不断地产生能量至少达到2亿亿电子伏特的高能宇宙线粒子，并注入到星际空间。”研究表明，位于泡状结构中心附近的大质量恒星星团是超级宇宙线源最可能的对应天体。

　　宇宙线能量越高就越稀少，所以越大规模的探测器才越有可能捕捉到足够多可供研究的高能宇宙线样本。

　　高山实验是宇宙线观测研究中能够充分利用大气作为探测介质、在地面上进行观测的手段，探测器规模可远大于大气层外的天基探测器。对于超高能量的宇宙线观测，这是唯一手段。“拉索”就是中国的第三代高山宇宙线实验室。

　　曹臻说：“宇宙线中的伽马射线是能量很高的光子，它进入地球大气后会与大气中的原子核发生碰撞，形成一系列新粒子，纷纷落到地面。‘拉索’的3个不同类型的探测器阵列分别对这些落下的粒子进行探测。”

　　据介绍，水切伦科夫探测器阵列专门用来探测能量较低的宇宙线，地面簇射粒子阵列主要用于探测能量稍高的宇宙线。而切伦科夫望远镜阵列将开展宇宙线能谱的高精度测量。“三大阵列互相配合，对宇宙线特征、起源等进行精密分析和研究，最终有望破解宇宙线起源难题。”曹臻说。

　　“拉索”已规划再建设32台望远镜

　　科研团队表示，随着观测时间的增加，“拉索”将可能探测到更多的千万亿电子伏特乃至更高能量宇宙线的加速源，有望解决银河系宇宙线起源之谜。

　　此外，“拉索”还根据观测推断出，泡状结构内部超级宇宙线加速器使得周边星际空间的宇宙线密度显著高于银河系内宇宙线的平均水平。

　　以往，天体物理学家认为，星际空间很“空”，宇宙线一旦被注入星际空间，就会像墨汁滴进清水一般迅速扩散开。但此次“拉索”的研究结果显示，宇宙线的扩散速度只是原来想象的1/100。

　　南京大学天文与空间科学学院研究员柳若愚推断，宇宙线的速度可能受到了星际磁场的影响，这意味着星际磁场的分布不仅不均匀，而且不规则程度极高。“‘拉索’的这次观测结果也为天体物理学家建立新模型提供了线索。”柳若愚说。

　　“拉索”是以宇宙线观测研究为主的国家重大科技基础设施，位于四川省稻城县海拔4410米的海子山，于2021年7月建成并开始高质量稳定运行，是国际上最灵敏的超高能伽马射线探测装置。设施的运行由中国科学院高能物理研究所承担，采用通用的国际合作模式，实现设施平台与观测数据的开放共享。目前，已有32个国内外天体物理研究机构成为“拉索”的国际合作组成员单位，成员约280人。

　　“未来，‘拉索’国际合作组还希望摸清与宇宙线起源相关的更基础的问题。”曹臻说，为进一步提升空间分辨能力，“拉索”已规划再建设32台望远镜，同时将联合中国天眼、爱因斯坦探针卫星等形成有组织的合作团队，合力深入探寻宇宙线的起源。

　　《 人民日报 》（ 2024年02月28日 14 版）

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