我们为什么要研究宇宙线？

如果把困扰人类的科学难题拉一张长长的清单，宇宙线一定排在最前面。研究了上百年，无数顶尖科学家前赴后继，却依然没有最终答案，成为“新世纪科学研究的11个世纪谜题”之一。宇宙线究竟是啥？为何如此难解？

头顶“全球灵敏度最高的同类宇宙线观测站”“国家重大科技基础设施”等耀眼光环的高海拔宇宙线观测站，又有哪些过人之处？将发挥怎样的作用？记者就此采访了国内多位专家。

问题一:什么是宇宙线？它会对人体造成伤害吗？

●它是超新星爆发、黑洞爆发、巨大星系碰撞的产物，地球有大气层保护，所以不用担心对人体的影响

清华大学物理系天体物理中心教授崔伟介绍，宇宙线是来自宇宙空间的高能粒子，以接近光速的速度在宇宙中运行，同时无时无刻不在从宇宙进入地球。

宇宙中为什么会有宇宙线？“超新星爆发、黑洞爆发、巨大星系碰撞等激烈的宇宙事件，都可能产生高能粒子也就是宇宙线。”四川大学物理科学与技术学院研究人员介绍，目前相关机制还没有完全弄清，但“简单来说，就像你撕一张纸，也会溅出一些微小到难以察觉的‘碎屑’。”

宇宙线会对人体造成伤害吗？中国科学院高能物理研究所粒子天体物理中心副主任、高海拔宇宙线观测站首席科学家曹臻介绍，由于地球有大气层的保护，所以并不用担心——高能粒子的能量在穿过大气层的过程中，大部分都被吸收了。

但科学家也提到一个有趣的思想实验：如果没有大气层会怎么样？“最高能量粒子打在人身上，就相当于费德勒这种顶尖网球手朝你脸上发球一样——那当然是非常疼的。”崔伟说，这还不是我们最担心的，毕竟最高能量粒子落到地球，每平方公里一百年也才有一个，“但低能量的粒子很多，持续打在人身上，人也会受不了。”

问题二：为什么要持续关注研究宇宙线？它会改变我们的生活吗？

●宇宙线里蕴藏着回答宇宙“终极命题”的线索，作为基础研究，更多是认知宇宙规律，并不会直接作用于生活

多位科学家提到，研究宇宙线，是为了解读它传递的关于宇宙的重要科学信息。

曹臻表示，宇宙线本身就是组成宇宙天体的物质成分。从宇宙起源、天体演化，到太阳活动及地球空间环境，宇宙线里都藏有回答这些宇宙“终极命题”的线索。

曹臻举的例子让人着迷——在《三体》等科幻作品中，常常提到一个概念“粒子对撞机”。它和与之相关的实验在现实中真实存在，是人类探索世界规律最前沿的科学实验之一。

用粒子对撞机，人类已经能够产生高能粒子。但科学家在观测宇宙线时惊讶地发现，宇宙线中的一些高能粒子，其能量远远超出人类所能达到的水平。“人类花300亿美元都做不出的效果，宇宙中却早就存在了。这么高的能量是怎么产生的？背后的加速原理是什么？这都超出了人类现有知识的边界。”

“通过观测，我们希望能得到问题答案，从而用这种加速机制来产生更高能量的高能粒子。”曹臻介绍，目前全球最大的粒子加速器，有着长达27公里的环形隧道，“可能未来加速到同样效果，只要一张桌子大小的面积就够了。”

“宇宙线研究属基础研究，更多是认知宇宙规律，研究成果并不会直接作用于生活。”崔伟表示。

问题三：高海拔宇宙线观测站有多厉害？它将承担怎样的功能？

●在主攻方向，高海拔宇宙线观测站的水平是全球第一，有可能顺藤摸瓜找到产生伽马射线的地方

观测宇宙线，挑战“世纪谜题”，显然不是易事。

首先，到达地球的宇宙线粒子少之又少；其次，有的粒子还被“污染了”。“不少宇宙线是带电粒子，在传播过程中就被宇宙中的磁场偏转了——也就是说它不是走直线，我们也就没有办法反推原初的方向信息，去推测它来自何方。”曹臻说。

问题虽难，但高海拔宇宙线观测站实力也不可小觑。此前，我国在念青唐古拉山脉脚下已建有羊八井国际宇宙线观测站。“新观测站灵敏度至少是羊八井国际宇宙线观测站的56倍。”

多位科学家表示，高海拔宇宙线观测站建成后，将和南极洲“冰立方”中微子观测站、南美洲极高能宇宙线观测站、欧洲伽马天文观测站一起，成为全球四大宇宙线观测站。“大家是互补关系。我们主攻伽马射线，看起来和欧洲伽马天文观测站类似，但他们偏低能，我们主要观测更高能的伽马射线。”曹臻表示，在主攻方向，高海拔宇宙线观测站的水平是全球第一。当日投入观测的首批探测器，就已比目前世界上最灵敏的同类装置的灵敏度高出了约30%，“全部建成后更将高出数倍”。

崔伟介绍，伽马射线因不带电所以不会被宇宙中的磁场扭曲，因此有可能顺藤摸瓜找到产生它们的地方。“当我们对此有更清晰的了解，就可能弄懂它的粒子加速机制。”

据四川日报

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