一、中国科学家发现超高能光子

2021年4月初，我国“高海拔宇宙线观测站（LHAASO）”，在银河系内发现大量超高能宇宙线加速器，并记录到能量达到1.4PeV（1PeV=1000TeV；1TeV=1万亿电子伏）的伽马光子，该成果发表在2021年5月17日的《Nature》（《自然》）杂志上。

宇宙线，是指在浩瀚的宇宙星际空间中，以接近光速飞驰的高能带电或不带电粒子。其中，约90%是质子，9%是氦原子核，更重的原子核及电子等其它粒子占剩下的1%。在宇宙线被发现的一个多世纪后的今天，人类对宇宙线的研究与认识有了巨大的进展，但对于银河系中的拍电子伏（1千万亿电子伏）宇宙线加速器的天体类型与位置却一直没有明确的答案。

1、探测“伽马光子”曲径通幽

宇宙中遍布磁场，而带电粒子穿越磁场时，就会被磁场偏折运动方向，从而失去源的位置信息。鉴于这种情况，科学家们转而把目标定为探测这些宇宙线与星际介质相互作用产生的伽马光子上，由此“曲径”通“源”。因为伽马射线是宇宙线中的中性光粒子，不受磁场影响。

科研人员只要在地球上观测到伽马射线，反推它原来的方向，就可以确定天体源的位置，从而确定宇宙线的起源。

例如蟹状星云里的脉冲星，它所驱动的极端相对论性正负电子对风，在与超新星抛射物激烈的相互作用下，形成了超高能加速器，产生了强大的拍电子伏光粒子。

还有当一个拍电子伏的质子与源内或源周围的物质产生碰撞时，会损失一部分能量并产生两个能量为其10%左右的伽马光子。由此就可确定高能宇宙线的起源。

2、发现多个超高能伽马射线源

此次所发现的能量超过拍电子伏的光子，来自天鹅座内非常活跃的恒星形成区，还发现了12个稳定超高能伽马射线源，包含蟹状星云、天鹅座恒星形成区等已知天体，也有此前未发现的新源。能量一直延伸到1拍电子伏附近，这表明银河系内普遍存在能够将粒子能量加速超过1 PeV的宇宙线加速器。

而人类在地球上建造的最大加速器（欧洲核子研究中心的LHC）只能将粒子加速到0.01拍电子伏。理论物理学家由此预言伽马射线能谱在0.1拍电子伏以上有“截断”现象。此次发现完全突破了这个“极限”，大多数源没有截断现象。

3、开启天文学新时代

这项里程碑式的新发现打开了超高能伽马射线天文观测的新窗口，使人类得以瞥见银河系中的汹涌暗流。我们有理由相信，在未来几年中，中国天文学家很可能会发现银河系中遍布超高能伽马射线源，这足以撼动人类对银河系的传统认知。

二、“悟空”又绘出氦核射线能谱

2021年5月19日，中国暗物质卫星“悟空”项目团队基于四年半的在轨观测数据，绘出迄今最精确的高能氦原子核宇宙射线能谱。

还发现能谱新结构，预示存在一处未知的宇宙射线源。该成果已刊发在物理学权威期刊《物理评论快报》上。

1、探测成果不断

保护人类生存的地球大气层，每时每刻都经受着外太空高能粒子的轰击，这些粒子统称为宇宙射线，其中，约90%是质子，9%是氦原子核，更重的原子核及电子等其它粒子占剩下的1%。

此次，“悟空”实现了对0.07—80TeV能段（1TeV=1万亿电子伏特）宇宙射线氦原子核能谱的精确测量。据此绘制出精确的高能氦核宇宙射线能谱。这也是“悟空”继精确测量绘制宇宙射线中的电子能谱、高能质子能谱后，又取得一项重大科研成果，标志着我国在空间高能粒子探测方面已跻身世界最前列。

2、发现能谱新结构

在所绘制出的高能氦核宇宙射线能谱中，清晰地展示出氦核流量先上升、后下降的“拐折”结构，其中后半段的下降结构，系“悟空”首次发现。

暗物质卫星首席科学家、中国科学院院士常进介绍说，“在高能能段，氦核和质子能谱表现出非常类似的‘行为’，这说明它们很可能拥有共同的起源，而我们的研究正一步步逼近这个神秘的宇宙射线源头。”

随着探测的逐步深入，“悟空”有望取得更多成果，为最终揭开暗物质和高能宇宙射线的起源加速之谜，做出重要贡献。