對話LHAASO首席科學家曹臻：銀河系傳來什麼“訊息”？

最近，由中國科學院高能物理研究所牽頭的中國高海拔宇宙線觀測站（LHAASO 拉索）國際合作組17日宣佈，高海拔宇宙線觀測站在銀河系內發現大量超高能宇宙加速器，並記錄到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。該成果於北京時間2021年5月17日發表在《Nature》（《自然》）。

廣角切倫科夫望遠鏡陣列

LHAASO的科學目標是什麼？此次研究發現改變了人們哪部分傳統認知？未來該站點將對四川的科學研究、人才培養以及工業領域產業發展等方面產生哪些影響？圍繞上述話題，記者深度對話中國科學院高能所研究員、高海拔宇宙線觀測站首席科學家曹臻。

LHAASO

接收到的信使是什麼？

曹臻：LHAASO接收到的信使實際上是從太陽系外、銀河系內傳來的高能粒子，這些高能粒子裡有各種各樣的東西，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，這是宇宙線的一個重要特點。

除了原子核，宇宙線裡還包含少量光子。光子的特性在於，即便處於磁場裡，它也是走直線。因此，這給我們提供了一個機會，即如果我們能判斷測量到的東西是光子，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，這也是該專案要去完成的一個科學目標。

該研究成果

改變了人們哪部分傳統認知？

曹臻：在上世紀20年代，人們認為銀河系並不是一個活動劇烈的星系。上世紀後期，科學家們發現，很多星系在劇烈活動，他們把這些星系稱之為活動星系。活動星系並不適合人類來穩定發展文明。

傳統認知中，銀河系是一個比較溫和的星系，內部天體活動也不劇烈，不應該產生能量特別高的粒子。即便發現高能量粒子，也可能來自其他星系。

但此次研究成果顯示，天鵝座實際上是一個非常活躍的天區，裡面充斥著大質量恆星。大質量恆星壽命通常在百萬年左右，百萬年後它可能消失爆炸，再產生新的星體。因此，我們認識到，銀河系並不像我們想象中那麼穩定，只是恰好太陽系所在的小區域比較安全，人類才得以出現。

高能量光子

是否會對人類健康造成威脅？

曹臻：不會。首先，光子非常稀少，被它撞到的機率非常低。光子少到什麼程度？在LHAASO這麼強的一平方公里的源上，一年也只有1-2個光子打下來。

其次，大氣層雖然稀薄，但它能起到一個非常好的保護作用。在宇宙線撞擊之後，高能量粒子走不了多遠就會撞到大氣裡的氮原子核，再分解簇射。當它達到地面後，就變成了1億個粒子，能量也被分解掉了。最後真正落到人身上的能量並不高，甚至比我們通常接受到的宇宙線的輻射劑量更低。而人類就是在這個環境裡演化而來，這些粒子就是我們生存的一個環境之一。

但這也不是絕對的。比如你到高海拔地區，所受到的輻射劑量就比低海拔地區增加幾倍。如果你天天坐飛機在1萬米高空，所受到的輻射也會提升。人類生活環境通常集中於1-2千米海拔地區，這些區域受大氣層保護非常好，因此完全不用擔心。

此次科研成果

如何影響我們的生活？

曹臻：目前來說，涉及到這麼高能量的加速器還沒有進入到我們的日常生活。但基於同等原理的“縮小版加速器”，已經逐漸變成我們醫療裝置、工業探傷等技術基礎。

比如，上世紀五十年代建的加速器，目前在我國一些大型醫院已經開始作為腫瘤治療的一個基本手段。中科院高能所在東莞也建立了一箇中子中心，其產生出來的中子源可以用來進行腫瘤治療方面的研究。可以想像，高能量的加速器會逐漸變得越來越重要。 （記者 彭祥萍）