“銀河隕石”身世成謎 關於宇宙線你知道多少？

宇宙線可以說是物理學界和天文學界的“老熟人”了。據新華網報道，1912年，奧地利物理學家赫斯發現了宇宙線的存在。1932年，美國物理學家安德森在宇宙線徑跡中首次發現了反物質，即帶正電荷的電子，由此打開了粒子物理學的大門。在國際物理學界列出的“21世紀11個科學問題”中，宇宙線起源之謎位列第五。那麼，宇宙線到底是什麼？它的起源為什麼一直成謎呢？

高海拔宇宙線觀測站效果圖。（黃光輝/央廣網）

宇宙線的名字中雖然有“宇宙”兩個字，但它也時刻存在於我們的星球之上。據新華網報道，宇宙線是來自宇宙的高能粒子流的總稱，主要由質子和多種元素的原子核組成，並包括少量電子、光子和中微子。在靠近地球的太空中，每分鐘約有一個宇宙線穿過大氣層，面積約為一枚硬幣大小，人類對這些肉眼看不見的“天外來客”渾然不覺。中國科學院高能物理研究所研究員曹臻在接受《人民日報》採訪時介紹：“宇宙線又被稱作‘銀河隕石’，或傳遞宇宙大事件的‘信使’。它們本身就是組成宇宙天體的物質成分，並攜帶著宇宙起源、天體演化、太陽活動及地球空間環境等重要科學信息。”

宇宙線是如何產生的呢？中國科學院高能物理所研究員何會海在接受《科技日報》採訪時表示，高能量的宇宙線粒子可能產生於劇烈的宇宙事件，如超新星爆發、黑洞爆發、巨大星系之間的碰撞等。何會海還介紹，宇宙線粒子具有極高的能量，以最高能量的宇宙線質子為例，其質量僅為10克∼24克，但其動能卻與運動員李娜打出的時速150公裡的網球相當。雖然目前人類用電子對撞機已經能夠產生高能粒子，但宇宙線中高能粒子的能量遠超出人類研制的最高能量對撞機所能產生的粒子，其能量比北京正負電子對撞機所產生的粒子的能量還要高1000億倍。

研究宇宙線及其起源是人類探索宇宙的重要途徑。一個多世紀以來，人類對宇宙線的探索手段可以概括為“上天”“入地”“下海”。據新華網報道，在天上，人們用衛星、空間站在大氣層外或大氣層頂部直接探測宇宙線﹔在地面，人們在世界屋脊建西藏羊八井大型地面探測裝置來探測宇宙線﹔在海底，人們在南極冰層下2400米的深處安裝巨型中微子望遠鏡來觀察宇宙線。但即使如此，關於這些粒子的“身世”等問題依然成謎。何會海表示：“宇宙線起源之所以難尋找，主要是在宇宙線粒子成分中，絕大多數是帶電粒子。”簡單來說，宇宙中到處都是磁場，帶電粒子在穿過太空時會受其影響而改變方向，因此很容易丟失發源地的信息。（趙文華）

本文由中國航天科技集團一院火箭設計師錢航進行科學性把關。