“拉索”破解高能宇宙线起源，或将解开“神秘信号”谜团

四川稻城海子山平均海拔4410米，空气稀薄而寒冷。在这里，坐落着全球最大、灵敏度最高的宇宙射线观测站“拉索”。它，也正吸引着全球的目光。

藏语中，“拉索”有“高兴、吉祥”之意。最近，这一情感也感染着全球天文学家们。他们惊叹，通过“拉索”敏锐的“眼睛”，我国科研工作者在国际上首次认证了宇宙射线起源。

“拉索”的这些最新发现，能拨开哪些宇宙迷雾？对现实有何意义？就此，潮新闻记者专访“拉索”背后的科研工作者、南京大学教授柳若愚。

“拉索”上方的星空。图片来源新华社

解开“外星人信号”谜团

“能量超高（1万亿伏以上），信号源来自5000光年外”……在最近110年里，“地球接收到的高能宇宙射线来源哪里”备受科学界关注，但科学家们无法给出确切解答。

这一问题也困扰了世界百余年。宇宙射线微弱、时断时续，人类长期缺乏外星人存在的明确证据，因此有些人推测其或许是“外星人神秘信号”。

最近，中国科研工作者认证了这一世纪难题——通过“拉索”监测到的超高能伽马射线，在宇宙中首次找到它对应的射线源——其实是来自天鹅座恒星形成区内的一个巨型超高能伽马射线泡状结构。柳若愚表示，目前科研结果显示，宇宙射线与外星人基本没有直接关系。

“但是，宇宙中存在大量的宇宙射线，也无法完全排除其中有极小一部分或许真是来自外星人，或是由外星球智慧生命活动产生的可能性。”柳若愚介绍。

本次科研发现的最大意义在于，通过超高能伽马射线定位了宇宙线起源的位置，进一步论证“高能宇宙射线或许来自某类天体”这一科学猜测。

潮新闻记者了解到，寻找宇宙射线起源与探索宇宙大爆炸、空间维度等一样，被列为当今最前沿的重点科研问题。因此，寻找更多宇宙线源，或能更好地进一步探索和解答宇宙深处的那些未知问题。

直击海拔4410米的“拉索”

“拉索”出名了，各界目光都投向了青藏高原这片无人区——平均海拔4410米的稻城海子山。不过“拉索”外形低调，乍一看，很难让人将其与科学界“顶流”产生关联。

2023年8月，潮新闻记者曾途经海子山，远远看去，荒漠中铺展着一块巨大的“白屏”。

一位当地民众问潮新闻记者：“你猜那是什么？”

潮新闻记者回答：“那是高山种植的农业基地吗？毕竟稻城的蔬菜大多靠外界供应。”

听到这一猜测，当地民众笑着摇手揭晓了答案：“当然不是！这是落地在稻城的科研基地，来了就得好好看看。”

据了解，历经七年建成的“拉索”，是我国自主提出、设计、建造的新一代伽马射线望远镜和宇宙线探测装置，是由5216个电磁粒子探测器和1188个缪子探测器组成的地面簇射粒子探测器阵列、水切伦科夫探测器阵列以及由18台广角切伦科夫望远镜组成的复合阵列。

柳若愚介绍，宇宙线观测站对站点海拔有很高的要求，高能宇宙线的探测方式是通过收集它们在大气层中产生的新粒子来间接探测，在高海拔处粒子数量多，有利于精确测量。2021年7月“拉索”建成并投用，由中国科学院高能物理研究所承担运行，运行稳定。

并且，设施平台与观测数据是开放共享的，便于科研工作者远程读取“拉索”数据，再进行分析。目前，已有32个国内外天体物理研究机构成为“拉索”国际合作组成员单位，成员约280人。

近年来，“拉索”重磅发现不断，多次登上《Nature》等全球顶级科学杂志。2月29日，国家自然科学基金委员会发布2023年度“中国科学十大进展”，“拉索”科研成果榜上有名。

高能宇宙线源首次实锤

2月26日，中国科学院和国家自然科学基金委员会共同主办的自然科学综合性学术期刊《科学通报》发表“拉索”最新科研成果——“位于巨型超高能伽马射线泡中心附近的大质量恒星星团，最可能是高能宇宙射线的起源天体。”

上述提及过，这是人类首次发现高能宇宙线源。至于能量来自哪里，据论文共同通讯作者之一的柳若愚介绍，高质量恒星的星风如同吹风机，会将它的表面物质往外吹，风速达两三千公里每秒。从能量守恒的宏观角度来看，恒星吹射的星风，把自己的一部分动能转化成了这些微观粒子自身的能量，“而在这股强烈动能助推下，周围粒子经过碰撞、散射，速度越来越快，变成高能粒子。这个加速过程和打乒乓很像。在球拍抽打中，乒乓球的速度越来越快。”

“在此之前，我们都以为是超新星爆发的冲击波，产生了银河系的高能宇宙射线。”柳若愚继续科普说，由这些高能粒子发射的伽马射线，便是“拉索”接收到的天外信号。

“拉索”广角切伦科夫望远镜。图片来源新华社

不过，这束高能伽马射线粒子能量不及目前被发现的“宇宙最高能”宇宙射线的万分之一。那么，当今世界上发现的高能宇宙射线，究竟有多厉害？

“其一颗微观粒子的动能等同于挥杆打高尔夫。”柳若愚如是形容，这样的动能，是目前人造加速实验室中粒子能量极限的几千万倍。粒子聚集成射线之后形成的更大能量，远超乎人类认知。

“拉索”将给人类带来怎样的惊喜

我国科研工作者通过“拉索”发现首个超级宇宙线源，这一举世瞩目的成功，将会给我们带来什么？

柳若愚介绍，作为一种自然科学研究，其最直观的意义就是刷新了我们对宇宙的认识——“拉索”本次发现的巨型超高能伽马射线泡状结构，距我们约5000光年，尺度超过1000万个太阳系。本次发现的高于1亿亿电子伏的宇宙线的起源天体，在全球科学史上亦尚属首次。

其次，天文学界也将继续探索，天鹅座恒星区，为何能够把粒子加速到如此高速度。而在研究这些物理现象的过程中，将会帮助我们更加深刻地检验现有的物理定律。

同时，知道宇宙射线的起源，也可助推科学家们了解宇宙起源。因为宇宙射线是星际空间中的重要组成部分，能够影响到恒星与星系的演化，而通过星系的演化，科学家又可以追溯整个宇宙的演化。

粒子的“动力来源”，也是研究宇宙射线的重要课题之一。因为目前人类还只能够将粒子能加速到0.01拍电子伏左右，如何才能达到更高的能量，是当今的科学难题之一。高能宇宙线源的发现，也为科学家提供了一个天然实验室，在极端能量下研究物理规律。

所以，“拉索”在更高的能量上开辟了对宇宙线源的观测窗口，填补了人类宇宙高能射线源的探索空白，让科学家们进一步认识宇宙基本规律。

鸟瞰“拉索”。图片来源：中国科学院高能物理研究所

另据了解，2014年在墨西哥建成的一伽马射线探测器，也曾对天鹅座相关区域进行过宇宙射线测量，它测到的最高光子能量约为“拉索”的十分之一，因此不足以断定是否有高能宇宙线源。

与此对比，“拉索”具有明显优势。柳若愚分析，首先“拉索”探测阵列面积更大，收集到更多光子。其次，他们采用更为先进的探测技术，可以明显降噪，突出信号，因此设备灵敏度更高。

“拉索”发现的一小步，也将是人类探索宇宙的一大步。柳若愚表示，至今还没有一个“标准模型”完整描述其起源、加速机制、星际空间传播。未来，“拉索”将肩负着寻找更多射线源以及为人类深度认知宇宙提供各类支持的重任。