最近，由中國科學(xué)院高能物理研究所牽頭的中國高海拔宇宙線觀測(cè)站(LHAASO 拉索)國際合作組17日宣布，高海拔宇宙線觀測(cè)站在銀河系內(nèi)發(fā)現(xiàn)大量超高能宇宙加速器，并記錄到1.4拍電子伏的伽馬光子(拍=千萬億)，這是人類觀測(cè)到的最高能量光子，突破了人類對(duì)銀河系粒子加速的傳統(tǒng)認(rèn)知，開啟了 “超高能伽馬天文學(xué)”的時(shí)代。該成果于北京時(shí)間2021年5月17日發(fā)表在《Nature》(《自然》)。

LHAASO的科學(xué)目標(biāo)是什么?此次研究發(fā)現(xiàn)改變了人們哪部分傳統(tǒng)認(rèn)知?未來該站點(diǎn)將對(duì)四川的科學(xué)研究、人才培養(yǎng)以及工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面產(chǎn)生哪些影響?圍繞上述話題，成都商報(bào)-紅星新聞?dòng)浾呱疃葘?duì)話中國科學(xué)院高能所研究員、高海拔宇宙線觀測(cè)站首席科學(xué)家曹臻。

LHAASO

接收到的信使是什么?

曹臻：LHAASO接收到的信使實(shí)際上是從太陽系外、銀河系內(nèi)傳來的高能粒子，這些高能粒子里有各種各樣的東西，比如各種各樣的原子核，這些粒子是宇宙線的主要成分，能量非常高，遠(yuǎn)超地球上人類能夠建造出來的人工加速器，這是宇宙線的一個(gè)重要特點(diǎn)。

除了原子核，宇宙線里還包含少量光子。光子的特性在于，即便處于磁場(chǎng)里，它也是走直線。因此，這給我們提供了一個(gè)機(jī)會(huì)，即如果我們能判斷測(cè)量到的東西是光子，就可以沿著它來的方向倒推回去，以此找到宇宙加速器所在的位置。試圖找到能量非常高的宇宙加速器，這也是該項(xiàng)目要去完成的一個(gè)科學(xué)目標(biāo)。

該研究成果

改變了人們哪部分傳統(tǒng)認(rèn)知?

曹臻：在上世紀(jì)20年代，人們認(rèn)為銀河系并不是一個(gè)活動(dòng)劇烈的星系。上世紀(jì)后期，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，很多星系在劇烈活動(dòng)，他們把這些星系稱之為活動(dòng)星系?；顒?dòng)星系并不適合人類來穩(wěn)定發(fā)展文明。

傳統(tǒng)認(rèn)知中，銀河系是一個(gè)比較溫和的星系，內(nèi)部天體活動(dòng)也不劇烈，不應(yīng)該產(chǎn)生能量特別高的粒子。即便發(fā)現(xiàn)高能量粒子，也可能來自其他星系。

但此次研究成果顯示，天鵝座實(shí)際上是一個(gè)非?；钴S的天區(qū)，里面充斥著大質(zhì)量恒星。大質(zhì)量恒星壽命通常在百萬年左右，百萬年后它可能消失爆炸，再產(chǎn)生新的星體。因此，我們認(rèn)識(shí)到，銀河系并不像我們想象中那么穩(wěn)定，只是恰好太陽系所在的小區(qū)域比較安全，人類才得以出現(xiàn)。

高能量光子

是否會(huì)對(duì)人類健康造成威脅?

曹臻：不會(huì)。首先，光子非常稀少，被它撞到的概率非常低。光子少到什么程度?在LHAASO這么強(qiáng)的一平方公里的源上，一年也只有1-2個(gè)光子打下來。

其次，大氣層雖然稀薄，但它能起到一個(gè)非常好的保護(hù)作用。在宇宙線撞擊之后，高能量粒子走不了多遠(yuǎn)就會(huì)撞到大氣里的氮原子核，再分解簇射。當(dāng)它達(dá)到地面后，就變成了1億個(gè)粒子，能量也被分解掉了。最后真正落到人身上的能量并不高，甚至比我們通常接受到的宇宙線的輻射劑量更低。而人類就是在這個(gè)環(huán)境里演化而來，這些粒子就是我們生存的一個(gè)環(huán)境之一。

但這也不是絕對(duì)的。比如你到高海拔地區(qū)，所受到的輻射劑量就比低海拔地區(qū)增加幾倍。如果你天天坐飛機(jī)在1萬米高空，所受到的輻射也會(huì)提升。人類生活環(huán)境通常集中于1-2千米海拔地區(qū)，這些區(qū)域受大氣層保護(hù)非常好，因此完全不用擔(dān)心。

此次科研成果

如何影響我們的生活?

曹臻：目前來說，涉及到這么高能量的加速器還沒有進(jìn)入到我們的日常生活。但基于同等原理的“縮小版加速器”，已經(jīng)逐漸變成我們醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)探傷等技術(shù)基礎(chǔ)。

比如，上世紀(jì)五十年代建的加速器，目前在我國一些大型醫(yī)院已經(jīng)開始作為腫瘤治療的一個(gè)基本手段。中科院高能所在東莞也建立了一個(gè)中子中心，其產(chǎn)生出來的中子源可以用來進(jìn)行腫瘤治療方面的研究?？梢韵胂瘢吣芰康募铀倨鲿?huì)逐漸變得越來越重要。