香港文匯報訊 綜合記者劉凝哲、央視及新華社報道，11月16日，中國高海拔宇宙線觀測站（LHAASO，拉索）發布最新科研成果。科研人員發現，在銀河系中有五個由黑洞與被其吸積的恒星構成的微類星體可以將宇宙中的粒子加速到極高能量，這一發現破解了困擾科學界近70年的一個未解之謎——宇宙線質子能譜上形似人的膝蓋的拐折結構從哪裏來。這項成果不僅揭示了宇宙線起源的關鍵機制，也為理解黑洞系統的極端物理過程開闢了新的途徑。
浩渺星空蘊藏無盡奧秘。在廣闊的宇宙中，無數以近光速飛行的微觀粒子穿梭不息——人們稱之為宇宙線。宇宙線自從發現以來，通過空間和地面的實驗探測，科學家們繪製出了跨越11個數量級的宇宙線全粒子能譜。在能譜圖上，3拍電子伏特（PeV）能量附近出現了一個獨特的拐折結構，因形似人的膝蓋，被稱為「膝」結構。儘管這一現象已被發現近70年，但其物理成因至今仍是未解之謎。
黑洞每秒釋放能量相當400萬億顆氫彈
直到近期，中國科學院高能物理研究所曹臻院士科研團隊依託大科學裝置「拉索」的超高靈敏度，發現銀河系內存在五個具有強大粒子加速能力的微類星體。這些微類星體是由黑洞和正在被黑洞吸積的恒星組成。
黑洞利用其強大的吸積作用，不斷吞噬着它旁邊的恒星，與此同時黑洞中還不斷釋放出高能量的粒子噴流，其每秒釋放的能量大約相當於四百萬億顆地球上最大威力氫彈的能量。這就成為高能量宇宙線粒子的「產生器」。同時，「拉索」還發現了宇宙線質子能譜在「膝」附近一個超出預期的「高能組分」。兩項成果相互印證，為科學界此前監測到的宇宙線全粒子能譜上能量拐折「膝」結構的來源與成因提供了最佳詮釋，也使得黑洞成為這些高能量宇宙線源的最佳候選者。
曹臻院士介紹，以前科學家們主要認為，宇宙線來自超新星遺蹟，也就是大質量恒星爆炸後的殘骸。但是觀測和理論都顯示，它們很難把粒子加速到「膝」及以上的高能量。
由於宇宙線粒子帶電，在傳播過程中會受磁場影響而「拐彎」，所以無法直接根據宇宙線粒子行跡找到其起源天體。不過，當宇宙線與星際物質發生碰撞時，所產生的高能伽馬射線卻是不帶電的，可以在太空中保持「直線飛行」。
「這些高能伽馬射線就像宇宙線在銀河系內留下的一串串『足跡』，通過它們，科學家可以反推出宇宙線的加速源位置，為尋找宇宙線起源天體提供重要依據。」曹臻說。
這一突破性進展不僅為破解困擾學界近70年的「膝區成因」難題提供了關鍵性觀測證據，更為揭示黑洞在宇宙線起源中的核心作用奠定了堅實的觀測基礎，將推動我國天體粒子物理研究的發展。
美專家：帶來根本性新認識
美國威斯康星大學麥迪遜分校講席教授、IceCube項目負責人弗朗西斯·哈爾岑（Francis Halzen）表示，「拉索」合作組此次發表兩項科研「為我們理解銀河系宇宙線的起源這個懸而未決的重大謎題帶來了根本性的新認識。」
專家表示，憑藉在伽馬天文探測與宇宙線精確測量兩方面的高靈敏度，「拉索」在高能伽馬射線天文和宇宙線物理領域處於領先地位，且持續取得具有全球影響力的突破性成果。這些成就彰顯了中國在基礎科學研究領域的創新實力，體現了中國智慧對人類文明的貢獻，尤其是在對宇宙極端物理過程的認知層面。而這只是中國深度參與科學研究的一個縮影：即便在遠離日常生活的自然科學前沿領域，中國也在積極作為。通過打造世界級平台、組建國際團隊、推動人類認知邊界不斷拓展，中國正為全球科學事業作出重要貢獻。
相關科研成果16日發表於學術期刊《國家科學評論（英文）》及《科學通報（英文版）》。
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