? ?宇宙中，最神秘的加速器，終于現(xiàn)身。當(dāng)全世界，還在爭(zhēng)論超新星遺跡，是否足以解釋高能宇宙線起源時(shí)，中國(guó)科學(xué)家，用5年持續(xù)觀測(cè)，給出了截然不同的答案——黑洞驅(qū)動(dòng)的微類星體，才是真正將粒子推向極限能量的“宇宙炮臺(tái)”。這不僅是觀測(cè)技術(shù)的勝利，更是對(duì)傳統(tǒng)宇宙線起源理論的根本性顛覆。

七十年"膝"之謎的真相
? ?1954年發(fā)現(xiàn)的宇宙線能譜，“膝”結(jié)構(gòu)，就像是宇宙在3拍電子伏特（PeV，即10的15次方電子伏特）處，突然踩下了剎車——更高能量的宇宙線數(shù)量，急劇下降。這個(gè)形似人體膝蓋彎曲的能譜轉(zhuǎn)折點(diǎn)，困擾了天體物理學(xué)界，近70年?？茖W(xué)家們一度猜測(cè)，這是加速源天體能力極限的表現(xiàn)，預(yù)期能譜應(yīng)從一個(gè)簡(jiǎn)單冪律，轉(zhuǎn)換為另一個(gè)冪律。
? ?但"拉索"(LHAASO)的最新測(cè)量徹底打破了這種預(yù)期。11月16日發(fā)布的研究顯示,宇宙線質(zhì)子能譜在"膝區(qū)"呈現(xiàn)出完全超出預(yù)期的復(fù)雜結(jié)構(gòu),清晰展現(xiàn)出一個(gè)新的"高能組分",而非簡(jiǎn)單的冪律轉(zhuǎn)換。這一發(fā)現(xiàn)分別發(fā)表于《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》和《科學(xué)通報(bào)》,標(biāo)志著科學(xué)家首次通過(guò)觀測(cè)將"膝"與特定天體物理源直接關(guān)聯(lián)。

黑洞"噴流炮"的驚人威力
? ?位于四川稻城海拔4410米的"拉索",通過(guò)超高靈敏度探測(cè)器陣列,首次系統(tǒng)性捕捉到五個(gè)微類星體的超高能伽馬射線信號(hào)。
? ?這些天體，包括SS433、V4641Sgr、GRS1915+105、MAXIJ1820+070和CygnusX-1。中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所的研究數(shù)據(jù)表明，SS433所產(chǎn)生的質(zhì)子，其能量超過(guò)1PeV，功率高達(dá)10的32次方焦耳每秒，這相當(dāng)于每秒釋放出4000萬(wàn)億顆最強(qiáng)氫彈的能量。V4641Sgr的伽馬射線能量更是達(dá)到0.8PeV,其母粒子能量超過(guò)10PeV。
? ?微類星體由黑洞和被其引力吞噬的伴星組成,黑洞在吞噬物質(zhì)時(shí)同步釋放高能粒子噴流。"拉索"首席科學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院院士曹臻指出,微類星體具有明顯高于超新星遺跡的加速極限,能達(dá)到"膝"的能量門(mén)檻,成為高能宇宙線的新來(lái)源。
? ?這一發(fā)現(xiàn)，解決了困擾科學(xué)家多年的難題——盡管超新星遺跡，被公認(rèn)為銀河系宇宙線源，但是觀測(cè)和理論研究，都證明它們無(wú)力將宇宙線加速到“膝”以及以上的能量。

多源加速器的宇宙拼圖
? ?“拉索”的突破在于其復(fù)合型探測(cè)器陣列設(shè)計(jì)，能夠同時(shí)，通過(guò)超高能伽馬射線探測(cè)宇宙線源，并精確測(cè)量太陽(yáng)系附近的宇宙線粒子。曹臻團(tuán)隊(duì)形象地比喻，如果之前的探測(cè)效果是“胡子，眉毛一把抓”，這樣“拉索”則實(shí)現(xiàn)了對(duì)宇宙線和天體源“一箭，雙雕”的精確探測(cè)。
? ?通過(guò)將"拉索"測(cè)得的"膝區(qū)"質(zhì)子能譜,與國(guó)際空間站阿爾法磁譜儀(AMS-02)測(cè)得的低能組分、中國(guó)"悟空號(hào)"暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星測(cè)得的中能組分結(jié)合分析,研究團(tuán)隊(duì)揭示了銀河系內(nèi)存在多種類加速源的事實(shí)。
? ?每一類加速源都有各自獨(dú)特的加速能力和能量范圍,而"膝"正是產(chǎn)生高能組分的源——微類星體這類"新源"——的加速極限表現(xiàn)。
? ?這種多元加速器模型，將“膝”，重新定義為最強(qiáng)大加速器的能量邊界，而不是單一宇宙截止能量。

黑洞系統(tǒng)的極端物理圖景
? ?這兩項(xiàng)成果，相互之間得以印證，進(jìn)而構(gòu)建起了完整的科學(xué)圖景?！袄鳌?，不但破解了“膝區(qū)成因”這一長(zhǎng)久以來(lái)困擾學(xué)界將近70年的難題，更是為理解黑洞系統(tǒng)的極端物理過(guò)程開(kāi)辟出了新的途徑。曹臻院士著重指出，這些發(fā)現(xiàn)揭示出了宇宙線起源的關(guān)鍵機(jī)制，與此同時(shí)也為理解黑洞系統(tǒng)的極端物理過(guò)程開(kāi)啟了新的窗口。
? ?"拉索"的成功代表了中國(guó)方案在全球宇宙線觀測(cè)領(lǐng)域的崛起。這座于2021年7月建成的大科學(xué)裝置,是目前世界上最靈敏的超高能伽馬射線探測(cè)設(shè)備。根據(jù)中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所數(shù)據(jù),目前已有32家國(guó)內(nèi)外天體物理研究機(jī)構(gòu)成為"拉索"國(guó)際合作成員,約280名研究人員參與其中。
? ?這項(xiàng)研究，由中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所、南京大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、羅馬第一大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科研人員合作完成。相關(guān)論文的發(fā)表，標(biāo)志著人類首次通過(guò)觀測(cè)證據(jù)，將黑洞噴流系統(tǒng)與宇宙線“膝”結(jié)構(gòu)直接聯(lián)系起來(lái)。這不但深化了我們對(duì)宇宙極端物理過(guò)程的理解，更為證實(shí)相對(duì)論性噴流作為極端粒子加速引擎的理論預(yù)測(cè)提供了依據(jù)
? ?從質(zhì)疑到認(rèn)可，"拉索"用實(shí)力證明了中國(guó)方案的價(jià)值。當(dāng)全球天體物理學(xué)界還在為超高能宇宙線起源爭(zhēng)論不休時(shí),中國(guó)科學(xué)家已經(jīng)用觀測(cè)數(shù)據(jù)改寫(xiě)了教科書(shū)——宇宙中最強(qiáng)大的粒子加速器,不在超新星殘骸中，而是藏在黑洞的子加速器，不在超新星殘骸中,而是藏在黑洞的噴流深處。這個(gè)答案，等了人類整整七十年。
? ? ?聲明：本文的內(nèi)容90%以上為自己的原創(chuàng)，少量素材借助AI幫助。但是，本文所有內(nèi)容都經(jīng)過(guò)自己嚴(yán)格審核。圖片素材全部都是來(lái)源真實(shí)素材簡(jiǎn)單加工。所寫(xiě)文章宗旨為：專注科技熱點(diǎn)的解讀，用簡(jiǎn)單的語(yǔ)言拆解復(fù)雜的問(wèn)題，無(wú)低俗等不良的引導(dǎo)，望讀者知悉。