“银河陨石”身世成谜 关于宇宙线你知道多少？

宇宙线可以说是物理学界和天文学界的“老熟人”了。据新华网报道，1912年，奥地利物理学家赫斯发现了宇宙线的存在。1932年，美国物理学家安德森在宇宙线径迹中首次发现了反物质，即带正电荷的电子，由此打开了粒子物理学的大门。在国际物理学界列出的“21世纪11个科学问题”中，宇宙线起源之谜位列第五。那么，宇宙线到底是什么？它的起源为什么一直成谜呢？

高海拔宇宙线观测站效果图。（黄光辉/央广网）

宇宙线的名字中虽然有“宇宙”两个字，但它也时刻存在于我们的星球之上。据新华网报道，宇宙线是来自宇宙的高能粒子流的总称，主要由质子和多种元素的原子核组成，并包括少量电子、光子和中微子。在靠近地球的太空中，每分钟约有一个宇宙线穿过大气层，面积约为一枚硬币大小，人类对这些肉眼看不见的“天外来客”浑然不觉。中国科学院高能物理研究所研究员曹臻在接受《人民日报》采访时介绍：“宇宙线又被称作‘银河陨石’，或传递宇宙大事件的‘信使’。它们本身就是组成宇宙天体的物质成分，并携带着宇宙起源、天体演化、太阳活动及地球空间环境等重要科学信息。”

宇宙线是如何产生的呢？中国科学院高能物理所研究员何会海在接受《科技日报》采访时表示，高能量的宇宙线粒子可能产生于剧烈的宇宙事件，如超新星爆发、黑洞爆发、巨大星系之间的碰撞等。何会海还介绍，宇宙线粒子具有极高的能量，以最高能量的宇宙线质子为例，其质量仅为10克～24克，但其动能却与运动员李娜打出的时速150公里的网球相当。虽然目前人类用电子对撞机已经能够产生高能粒子，但宇宙线中高能粒子的能量远超出人类研制的最高能量对撞机所能产生的粒子，其能量比北京正负电子对撞机所产生的粒子的能量还要高1000亿倍。

研究宇宙线及其起源是人类探索宇宙的重要途径。一个多世纪以来，人类对宇宙线的探索手段可以概括为“上天”“入地”“下海”。据新华网报道，在天上，人们用卫星、空间站在大气层外或大气层顶部直接探测宇宙线；在地面，人们在世界屋脊建西藏羊八井大型地面探测装置来探测宇宙线；在海底，人们在南极冰层下2400米的深处安装巨型中微子望远镜来观察宇宙线。但即使如此，关于这些粒子的“身世”等问题依然成谜。何会海表示：“宇宙线起源之所以难寻找，主要是在宇宙线粒子成分中，绝大多数是带电粒子。”简单来说，宇宙中到处都是磁场，带电粒子在穿过太空时会受其影响而改变方向，因此很容易丢失发源地的信息。（赵文华）

本文由中国航天科技集团一院火箭设计师钱航进行科学性把关。