曹臻院士：“事情開始有趣起來”

回顧2024年，高海拔宇宙線觀測站（簡稱“拉索”）首席科學家、中國科學院院士曹臻算了算，這一年，他在國內外作了20多場報告。

每一次作報告前，他都會把“拉索”的最新研究進展加進演示文稿里。“我們2024年有很多成果，報告的內容在不斷更新，我們的認識也在不斷更新。”曹臻笑著說，“講到年底的時候應該就是2024年報告中最好的了。”

年初，曹臻講的是他們在天鵝座恒星形成區發現的一個巨型超高能伽馬射線泡狀結構，這是歷史上首次找到的能量高于1億億電子伏的宇宙線起源天體，也是迄今人們能夠認證的第一個超級宇宙線加速源。2024年2月26日，他們將成果發表在《科學通報》上，引發全球關注。

“大家原本認為銀河系內的宇宙線有一個能量截斷，被稱為‘膝’，超出‘膝’的宇宙線應該是不會在銀河系里產生的。但‘拉索’在天鵝座的發現表明，我們看到的銀河系內加速出來的宇宙線遠遠超出了‘膝’，是原來沒有預期到的宇宙線加速源。”曹臻說。

由超級宇宙線加速器產生的超高能伽馬射線泡示意圖。中國科學院高能物理研究所供圖

年中，他在報告里加入了另一個新發現。2024年7月18日，“拉索”在銀河系中最大、最活躍的“恒星工廠”W51區域，發現第二個高能宇宙線加速源——超新星遺跡SNR W51C。

“大家公認的、最傳統的宇宙線起源是超新星遺跡。W51也是之前發現的為數不多的幾個低能量宇宙線的產生源之一，這是我們第一次在實驗中看到超新星遺跡發出高能量宇宙線，意義重大。我們發現，超新星遺跡這一類宇宙線加速源加速出的宇宙線的最高能量確實達不到‘膝’的位置。”曹臻說。

到了下半年，曹臻作報告時比年初更加興奮。

“事情開始有趣起來！我們腦海里的圖像越來越清晰！宇宙線的源根本不止一類，而是有很多類！”曹臻說。

2024年10月11日，“拉索”團隊在國際物理學術信息平臺arXiv上公布了論文的預印本。他們研究發現，黑洞也是加速宇宙線的一個非常重要的源，而且有可能是很高能量的宇宙線加速源。

10月底，曹臻又受邀前往美國參加高能宇宙線會議并作特邀報告。剛走進會場，他就聽見很多國外同行在談論“拉索”團隊剛發的論文。會場上，有人問曹臻：“你們看到的新奇現象，我們怎么沒有看到？”曹臻笑著說：“很簡單，因為你們的探測器‘眼睛’不夠亮，也就是靈敏度不夠。”

2025年的學術會議上，曹臻的報告主題大概要換了。“這幾年，每一年我的報告主題都不一樣。2023年講伽馬暴，2024年講‘極端’宇宙線加速源，2025年該講‘黑洞’了。”曹臻說。

他透露，2025年“拉索”團隊將產出更多成果。目前多篇論文已經進入審稿過程，團隊還將圍繞黑洞、超新星遺跡、星團等各類宇宙線加速源開展深入研究。

“就像盲人摸象，我們先摸到了大象的耳朵，但不知道那里是耳朵。現在我們逐漸看清了大象的樣子，再回去細致地觀察大象耳朵會有不一樣的收獲。”曹臻說。