天鹅座来信了丨颠覆银河系传统认知！专访首席科学家曹臻

5月17日10点，中国科学院高能物理研究所、Springer Nature联合发布了LHAASO的重大发现——在银河系内发现大量超高能宇宙加速器和人类观测到的最高能量光子。

带着对此次发现的种种疑惑，观观对本次项目的中科院“高海拔宇宙线观测站”( LHAASO)首席科学家曹臻进行了专访。2009年，北京香山科学会议上，曹臻研究员提出了在高海拔地区建设大型复合探测阵列“高海拔宇宙线观测站”的完整构想，LHAASO项目由此启动。

观观：这个发现有什么突破意义？

曹臻：在银河系内发现了大量超高能宇宙加速器，并记录到最高1.4拍电子伏伽马光子（拍=千万亿），这是人类观测到的最高能量光子，这些发现改变了人类对银河系的传统认知，开启了“超高能伽马天文学”的新时代。

观观：具体而言，会改变我们对银河系的哪些传统认知？

曹臻：现在普遍认为我们所处的银河系，是一个比较温和的星系，它总体的质量和它活动的程度都是比较中庸的。银河系内部这些天体的活动也不是特别的剧烈，因此就不应该产生能量特别高的粒子。我们已经测量到很高能量的粒子，可能都是其它星系产生之后飞到我们这里来的。这个就是我们以往对传统银河系的认知，但是现在的事实---我们所观察到的情况不是那么回事。

现行的理论和模型认为，测量到的光子的能量不可能超过0.1个拍电子伏，超过0.1个拍电子伏，这些光子就消失了。而我们的探测器探测到的光子，最高能量达到了1.4拍电子伏，这是人类历史上测量到的最高能量光子。

同时我们还把这些高能量光子的源头——宇宙加速器的位置定位得很准，大概是在0.2度的水平，也就是说宇宙加速器就在我们确定的这0.2度的范围之内，现在我们已经观测到了12个这样的源。我们发现，像天鹅座的中心和蟹状星云这两个地方，都是产生这种高能量光子的宇宙加速器的源头，里面充满着大质量的恒星，所以银河系并不像我们想象中的那么平稳。只是恰好太阳系所在的小区域比较安全，才有了我们人类的出现，这就是改变我们对银河系的传统认知的地方。

观观：这次的发现，会不会在未来给我们的生活各个方面带来一些改变？

曹臻：目前来说，现在这些突破性的新知识，还不会直接影响到我们的生活。因为它涉及到这么高的能量，是“拍”电子伏级别的。我们现在只能建造出产生能量比它小100倍粒子的加速器，不过目前，这种缩小版的加速器，已经应用在治疗肿瘤的医疗设备上，具有不错的治疗效果。另外在工业方面，目前也可以通过加速器，检查物体的结构上有没有那些我们人眼捕捉不到的裂纹和裂缝。

　　观观：根据此次发现，未来我们会不会造出能产生这样高能量的粒子加速器？

　　曹臻：目前我们人工建加速器，是通过一种真空管道连通的方式，现在人类能够在地面上建造的最大加速器，是日内瓦的欧洲核子联合研究中心的大型强子对撞机LHC，它的能量最高能达到0.01拍电子伏，这个加速器的周长达到了27公里。如果我们要以这种方法，建造像现在银河系内这次发现的那么高能量的加速器，需要绕地球两圈这么长的管道，这完全是不可能的。

　　所以接下来我们就要不断去观测、去研究，通过提高空间分辨率，确定宇宙加速器的具体位置，把加速的过程机制搞清楚，弄清楚这个机制之后，我们再看能否被人类借鉴，从而才能确定是否可以造出产生这样高能量的粒子加速器，并被利用到人们生活的各方面。

　　观观：观测站为何选址在四川稻城的海子山？

　　曹臻：我们耗时五年，在西藏、青海、云南以及四川四个省区进行选址，这是个非常艰苦的过程。选址最后确定落地四川，主要有以下几个原因：自然条件好。这里的海拔高，我们想探测的东西不容易被大气吸收掉；地势平坦，可以铺设这么大的一个阵列；有好的水源，我们的实验需要用到大量纯净的水。政府的大力支持。项目被列为省重点工程，亚丁机场、雅康高速等为运输提供了很大便利，在观测站周边修了道路、水渠，建设变电站等，提供了很好的基础设施条件。

　　观观：这种高能量光子会伤害人体吗？

　　曹臻：不会，因为发射过来的这种高能量的光子太少了，我们计算过，像蟹状星云这么强的源，在一平方公里的面积上，一年也就1~2个这样的光子打下来，它们是非常稀少的。我们的地球得到了大气层很好的保护，这些高能量的粒子撞到大气里头就分解了，当它到达地面的时候，就变成了上亿个粒子，它的能量就被分配掉了，落到人身上的时候能量就不高了。我们人类就是在这样的环境里演化出来的，所以对这些粒子我们不用害怕。