高能宇宙线从哪里来？这是一个世纪之谜。近日，我国高海拔宇宙线观测站“拉索”（LHAASO）的新发现，让我们离解开这一谜题更近了一步。
2月26日，《科学通报》以封面文章的形式正式发表了一项关于高能宇宙线起源的重要成果。利用“拉索”的观测数据，我国科研人员在天鹅座恒星形成区发现了一个巨型超高能伽马射线泡状结构，在国际上首次找到能量高于1亿亿电子伏特的宇宙线的起源天体。
神秘的宇宙线(cosmic rays)
1912年，奥地利物理学家维克多·赫斯(Victor F.Hess)乘坐氢气球，测量高空空气的电离率。随着高度增加，电离率明显地加大。他得出的结论是：“这个观察结果最好的解释是有一种高穿透力的射线从上部进入大气层”。维克多·赫斯(Victor F.Hess)因次获得了诺贝尔物理学奖。
宇宙线的发现为当时的物理学家研究粒子物理学打开了一扇新的大门。由于当时我们并没有粒子加速器，想要研究高能粒子的唯一有效手段就只有宇宙射线。
随着研究的深入，人们发现宇宙线这个神秘的天外来客，竟然和人类的生活密切相关。宇宙线能威胁运载火箭及宇宙飞船上电子元件的正常运转。有科学家认为恐龙的灭绝是由于某种原因导致地球暴露在强烈的宇宙线辐照下。宇宙线可能影响云和雷电的形成，影晌地球气候。宇宙线可引起生物遗传物质变异，可能是物种进化的直接原因。各种同位素是由于宇宙线的轰击造成的，比如大家熟悉的考古中用的碳14。
自发现宇宙射线已过了一个世纪，但宇宙线的起源之谜依然困扰着物理学家，被列为世纪之谜。
冲击“世纪之谜”
我国物理学家提出了大型高海拔空气簇射观测站项目(Large High Altitude Air Shower Observatory)，简称LHAASO，冲击“世纪之谜”。
之前所提的宇宙线其实就是宇宙中有大量的粒子从四面八方进入地球，它们携带着关于宇宙的种种信息，接收了解其中的信息就有可能看清宇宙的真相。为了了解宇宙，人类建立起许多大型望远镜来捕捉这些宇宙中的信使。
在我国便有被称为“天眼”的500米口径球面射电望远镜FAST、世界上光谱获取率最高的望远镜之一LAMOST、中国首颗X射线空间天文卫星“慧眼”、已经在宇宙中征战多年的暗物质粒子探测卫星“悟空号”等等。他们各司其职，观测着来自宇宙中各种类型的粒子。如今，LHAASO的加入让我们的视野更加开阔，帮助我们更多地了解宇宙中的诸多奥秘。
LHAASO是目前世界上海拔最高、规模最大、灵敏度最强的天文望远镜之一。LHAASO拥有高海拔、全天候和大规模优势,利用多种探测手段对宇宙线开展联合观测。LHAASO项目的科学目标之一就是对宇宙线能谱和成分的精确测量，为解决一些跟宇宙线有关的科学问题提供帮助。
LHAASO项目探测器建设可分为以下部分：1平方公里地面簇射粒子阵列，包括2400个电子/光子探测器、4万平方米分布式子探测器、28台大气荧光暨契伦科夫探测器和1000平方米簇射中芯探测器；9万平方米水契伦科夫探测器；两台契伦科夫成像望远镜。
这样一个探测器阵列，将对传统的宇宙线观测研究产生巨大的影响。LHAASO来观测宇宙线，是将探测器在地面上形成一个阵列。好比我们眼睛的视网膜去看光线，光线进入到大气之后，可能会产生上亿个粒子，这些粒子落在我们的视网膜上，时间和亮度被记录下来。
最新发现
究竟何种天体能把宇宙线能量加速到比“膝”高，从而形成“膝”这种能谱结构，仍然是一个未解之谜，也是近年来宇宙线研究中最引人关注的课题之一。
此次，“拉索”在天鹅座恒星形成区发现的巨型超高能伽马射线泡状结构内，就有多个能量超过1000万亿电子伏的伽马光子分布其中，能量最高达到2000万亿电子伏。
“一般来说，产生能量为2000万亿电子伏的伽马光子，需要能量至少高10倍的宇宙线粒子。”曹臻说，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2亿亿电子伏的高能宇宙线粒子，明显超过了“膝”的能量，并注入星际空间。
“我们发现，位于巨型超高能伽马射线泡中心附近的大质量恒星星团，最可能是高能宇宙线的起源天体。”论文共同通讯作者、中国科学院高能物理研究所副研究员李骢说。
这个星团由很多表面温度超过35000摄氏度的恒星和表面温度超过15000摄氏度的恒星组成。这些恒星的辐射强度是太阳的百倍至百万倍，巨大的辐射压将恒星表面物质吹出，形成了强烈的星风，速度可达每秒上千公里。星风与周围星际介质的碰撞以及星风之间的猛烈碰撞产生了强激波、强湍流的极端环境，成为强大的粒子加速器。
曹臻表示，这是迄今人们能够认证的第一个高能宇宙线加速源。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。
文章来源： 科技日报、央视科教