編者按：近日，由中國科學院高能物理研究所牽頭的LHAASO國際合作組完成國家重大科技基礎設施“高海拔宇宙線觀測站（LHAASO）”在銀河系內發現大量超高能宇宙加速器，并記錄到能量達1.4拍電子伏的伽馬光子（拍=千萬億），這是人類觀測到的最高能量光子，突破了人類對銀河系粒子加速的傳統認知，開啟了“超高能伽馬天文學”的時代。該發現于5月17日發表在《Nature》（《自然》）。光明網記者就此采訪到中科院高能物理所研究員曹臻，對為什么要研究宇宙線，對銀河系認知的改變帶來哪些影響等問題進行科普解讀。
光明網：人類之前對銀河系的認知是什么？認知的改變會帶來哪些后續影響？
曹臻：我們認為對銀河系傳統認知是指加速、能量的問題。無論是傳統模型還是理論，都認為銀河系里的宇宙線加速器不可能加速這么高能量，因此對天體運行和天體的一些物理條件就會有限制。限制的結果是他們有加速的上限，能量的上限，在0.1個PeV左右，而現在我們測量到超過一個PeV光子，徹底改變了大家的看法。現在觀測到高能量的粒子之后，影響了之前對天體的描述，這些天體的磁場條件，周圍物質活動的劇烈程度等都發生了變化，甚至天體的爆炸行為可能都變了。
光明網：為什么高海拔宇宙線觀測站尚在建設就投入使用并取得了諸多科學發現？現在建造的情況如何？
曹臻：這個大科學裝置為陣列式布局設施，情況跟其他設施還是有些差異，它的規模是在逐漸擴大，而我們在建設到一定規模時，靈敏度已經是世界上最靈敏的探測器，隨著面積增大，靈敏度進一步擴大，在這種條件下，我們想到一種方案，就是探測器建到一定規模的時候，停止建設，把現階段探測器所有的調試工作做完，讓這一部分探測器先進入運行狀態，然后再去建周圍其他的部分，這樣可以提前進入觀測狀態，可以提早產生科學成果。
光明網：為什么選擇去四川稻城建觀測站？有哪些優勢？
曹臻：選址歷時5年多，在西藏、青海、云南等地看了20多個站址，最后選擇了稻城，稻城優勢非常突出，稻城海拔高度超過4300米，周邊水源充沛，完全滿足宇宙線觀測的要求，稻城還有一些共性優勢：當地空氣透明度好，沒有污染；交通便捷，附近有亞丁機場，也有省道和國道，便于項目建設、科研人員生活和學術交流。
光明網：如此高能的宇宙線對人體有什么影響？
曹臻：宇宙線的輻射對人是有傷害的，但是我們生活在地球上很幸運，之所以有我們人類的存在，源于地球上的兩層保護，首先到達地球的宇宙線粒子就少之又少，能量越高的宇宙線也越稀少；“不少宇宙線是帶電粒子，在傳播過程中就被宇宙中的磁場偏轉了，也就是說它不是走直線，繞到了兩極，也就產生了極光這種自然現象。第二層由于地球有很厚大氣層，這些高能的粒子進入大氣后就會產生簇射現象，簇射其實就是產生一場陣雨，把能量分成很小的份額，所以人類并不用擔心高能粒子的能量在穿過大氣層的過程中，大部分都被吸收了。
光明網：中國的宇宙線研究發展分為哪幾個階段？
曹臻：中國的宇宙線實驗研究經歷了三個階段，目前在建的LHAASO是第三代高山宇宙線實驗室。其主體工程于2017年開始建設，并邊建設邊運行：2019年4月完成1/4的規模建設并投入科學運行；2020年1月，完成1/2規模的建設并投入運行，同年12月完成3/4規模并投入運行。
出品：光明網科普事業部
監制：戰 釗
策劃：宋雅娟
采訪：張夢凡
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