轻子辐射和强子辐射的一个区分点是在超高能区 。 高能电子在星际磁场与辐射场中的冷却时标随能量升高而变短 ， 100TeV以上存在Klein-Nishina高能压低效应 ， 而强子源辐射的100TeV以上伽马射线不存在这些问题 ， 因此超高能伽马射线是目前通过伽马射线确认宇宙线起源的希望 ， 而且可以直接解决能量达PeV（1P＝1015）量级的银河宇宙线起源问题 ， LHAASO就是为此目标而设计的 。
拉索能做什么？
【高能|4000米高山上的这个观测站 希望为宇宙线起源之谜“一锤定音”】LHAASO作为近年来以宇宙线观测研究为核心的国家重大科技基础设施 ， 探测面积达到1.36平方千米 ， 是国际同类装置西藏羊八井ASγ实验的20倍和美国HAWC实验的60倍 。 LHAASO在超高能区的灵敏度是国际同类装置10倍以上 ， 同时也远高于下一代大型切伦科夫望远镜阵列 ， 预计未来相当长时间内在超高能区保持国际领先 。 此外 ， LHAASO还是全球最灵敏的大视场甚高能伽马射线探测装置 。
基于1/2阵列11个月数据 ， LHAASO取得了第一个突破性进展 ， 并于2021年5月17日发布在《自然》上 ， 即发现了12个高显著的稳定超高能伽马射线源 ， 其光子能谱一直延伸到1PeV附近未见明显截断 ， 从而确认了银河系内首批PeV粒子宇宙加速器 ， 并揭示PeV加速器在银河系内可能普遍存在 。 这些发现开启了超高能伽马天文观测时代 ， 表明年轻的大质量星团、超新星遗迹、脉冲星风云等是银河系内加速超高能宇宙线的最佳候选天体 ， 为破解宇宙线起源这个世纪之谜指明了方向 。
这次成果还包括记录到迄今人类观测到的最高能量光子 ， 能量达1.42±0.13PeV ， 该区内部大量存在恒星生生死死的剧烈活动 ， 具有复杂的强激波环境 ， 是理想的宇宙线加速场所 。 如果LHAASO未来进行深入观测 ， 则有可能为强子辐射起源提供强有力证据 ， 将成为解开“世纪之谜”的突破口 。
2021年7月9日 ， 《科学》发布了LHAASO的第二个重要科学成果 ， 测量了高能天文学标准烛光蟹状星云的最高能量端能谱 ， 此次研究不但确认了此范围内其他实验几十年的观测结果 ， 还将标准烛光的测量范围由0.3PeV拓展至1.1PeV 。
LHAASO预期每年可以记录到1—2个来自蟹状星云的PeV光子 ， 未来几年内将可以探索更多关于PeV粒子加速的奥秘 。
LHAASO是目前和未来20年内最强的超高能伽马射线探测装置 ， 部分阵列近1年观测已经接连取得突破性进展 ， 其全阵列已于2021年7月正式开始运行 ， 未来有望带领我们揭开银河系内宇宙线起源这一“世纪之谜” ， 并在超高能伽马波段这一最高能量电磁波窗口探索浩瀚宇宙 。 （陈松战）
（作者系中国科学院高能物理研究所研究员 ， 原载于《前沿科学》2021年第3期 ， 有删节）
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