
图:“拉索”测量宇宙线膝区质子能谱以封面文章形式在《Science Bulletin》上发布。
【大公报讯】记者刘凝哲北京报道:11月16日,高海拔宇宙线观测站(LHAASO,拉索)发布两项具有里程碑意义的科学成果,分别发表于《National Science Review》与《Science Bulletin》。观测发现:1)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(PeV)能段;2)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。这一发现揭示了宇宙线起源的关键机制。
宇宙中无数以近光速飞行的微观粒子穿梭不息,人们称之为宇宙线,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,其物理成因至今仍未解。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,其中质子的能谱测量更是关键所在。
破科学界70年难题
拉索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。这一发现揭示了银河系内存在多种类型的宇宙线加速源,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。中国科学家自主设计、建设并运行的拉索,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。美国威斯康星大学麦迪逊分校讲席教授、IceCube项目负责人弗朗西斯.哈尔岑(Francis Halzen)表示,这些成就彰显了中国在基础科学研究领域的创新实力,体现了中国智慧对人类文明的贡献。