跨越千年“星”发现①“拉索”重大发现在Science发表 挑战理论极限

美国东部时间7月8日，我国重大科技基础设施“高海拔宇宙线观测站” （LHAASO，中文音译昵称“拉索”）取得的科学成果在学术期刊《科学》（Science）上重磅发表：拉索测定了标准烛光的超高能段亮度，并发现了拍电子伏伽马辐射，挑战理论极限。 

那么，什么是标准烛光？测量到它的超高能段亮度有何意义？为什么说发现拍电子伏伽马辐射就挑战了理论极限？《四川观察》记者采访了中科院高能所拉索项目首席科学家曹臻老师，来看看他的解读。 

蟹状星云  古今学者关注的“宠儿”   

所谓的标准烛光指的就是“蟹状星云”，它也是我们北半球唯一的一个标准烛光。其实，人类对它的关注从近千年前的宋朝就开始了，它诞生于公元1054年的一次超新星爆发，当时，宋朝的司天监发现并记录了这一天象奇观，放在现在，可以用一首歌来形容——“夜空中最亮的星”，甚至在白天都能看到它。 

那么，为什么选择它来当标准烛光呢？曹老师划重点了：所谓标准烛光就是测量其它天体辐射强度的标尺。而蟹状星云有着天然的优势，它是极少的在射电、红外、光学、紫外、X射线和伽马射线波段都有辐射的天体，是非常明亮且稳定的高能辐射源，有利于观测研究，因此，在多个波段它都被作为标准烛光。

骄傲！中国人创造了一把天文研究的“尺子” 

但是，在拉索诞生之前， 欧洲和美国主流的对伽马光子探测手段，是通过切伦科夫望远镜，探测到的来自蟹状星云的最高能量光子也只达到0.3拍电子伏，而拉索依靠着超强的灵敏度，测量了从0.0005到1.1拍电子伏宽广的范围。最值得一提的是，它实现了前所未有的超高能区，也就是从0.3到1.1拍电子伏的精确测量，为该能段标准烛光首次设定了亮度标准。简单的来说，今后，全世界做这一领域的科学研究都要依靠咱们中国人测定出来的这把“标尺”了。骄傲！ 

捕获超高能光子  加速机制或可帮助治癌研究 

再来看看，在此次测量到的0.3-1.1拍电子伏的超高能区中，最引人关注的就是那颗能量高达1.1拍电子伏的光子了，而它也是目前人类探测到的来自蟹状星云最高能量的光子。因此，可以推算出来，在蟹状星云内部核心区存在2.3拍电子伏的电子加速器。 

要知道，1拍=1千万亿。而加速到1.1拍电子伏的光子，已经逼近了天然加速器加速电子效率的理论极限，也就是3.5拍电子伏，比咱们通常熟知的超新星爆炸产生的爆震波的加速效率高了一千倍，挑战了高能天体物理中电子加速的“标准模型”。 

敲黑板！科普一个小知识。越高能的电子越容易在磁场中损失能量，蟹状星云内的粒子加速机制必须具有惊人效率才能克服这些电子的能量损失。曹老师告诉记者，此次在蟹状星云中发现的电子加速器比人类在地球上建造的最大的电子加速器——欧洲核子研究中心大型正负电子对撞机LEP产生的电子束的能量足足高了两万倍。所以，这一加速新机制的发现也为咱们人类今后建造加速器提供了一个新的思路和方向。

那么，大家最关心的问题来了，这么高能的加速器，可以用在哪些领域呢？曹老师介绍，除了用于基础物理研究，还可以用在对癌症等疾病的医学诊断、治疗上，比如，将来放疗仪器越来越小型化，杀死癌细胞的效果却更好，这样可以惠及更多的老百姓。 

新闻多一点：

拉索LHAASO是以宇宙线观测研究为核心的国家重大科技基础设施，位于四川省稻城县海拔4410米的海子山，占地面积约1.3平方公里，是由5195个电磁粒子探测器和1188个缪子探测器组成的一平方公里地面簇射粒子阵列、78000平方米水切伦科夫探测器阵列以及18台广角切伦科夫望远镜交错排布组成的复合阵列。LHAASO采用这四种探测技术，可以全方位、多变量、立体地测量宇宙线或伽马射线在大气层中的反应，并重建它们的基本信息。这次的发现成果充分体现了LHAASO独特的多种探测手段相互交叉检验的能力，确保测量结果的准确性和可靠性。LHAASO将于2021年7月建成并投入科学运行，预期每年可以记录到1~2个来自蟹状星云的拍电子伏光子。未来几年内，更多关于拍电子伏粒子加速的奥秘将被揭开。