【#清洁能源#，青海好消息不断】青海清洁能源富集，有国家重大战略支撑，又有东接甘肃、南联西藏、西引新疆和直通中原的电网枢纽优势，清洁能源产业发展潜力巨大。在打造国家清洁能源产业高地之路上，我省取得了一批具有青海特色、引领行业发展的重大创新成果，走出了一条具有青海特色的能源转型之路。
新能源发电 连续两日突破千万千瓦大关
好消息传来！11月16日、17日，我省电网新能源发电出力连续两日突破千万千瓦，创历史新高，达到1045万千瓦和1061万千瓦，较历史峰值994万千瓦分别提高5.1%和6.7%。
两日来，光伏大发时段我省全网用电负荷在980万千瓦至1010万千瓦之间，新能源出力持续超全网用电负荷，新能源日发电量最高达到1.07亿千瓦时，占全省全天用电量的43.1%。
近年来，我省新能源产业发展迅速，一座座光伏电站拔地而起，一排排光伏板鳞次栉比，一台台高大风机巍然矗立，新能源产业从“风生水起”走向“风光无限”。今年，我省新能源产业继续奔跑在快车道上。我省电网新能源日发电量连续5次创新高，最大达1.64亿千瓦时。前10个月，新能源总发电量达285亿千瓦时，同比增长36.4%。截至10月底，我省电网全网总装机4070万千瓦，其中新能源装机2485万千瓦，占比达到61%，已成为全国清洁能源、新能源装机占比最高的省域电网。
世界最大规模 新能源分布式调相机群落地
在国网青海省电力公司调度控制中心主任方保民看来，我省新能源发电出力连续两日创新高，与世界最大规模新能源分布式调相机群落地海南藏族自治州有直接关系。
为进一步探索和解决制约新能源大规模开发利用的技术难题，推动能源资源高效开发利用，今年5月，我省启动分布式调相机工程设备安装。11月8日，首批11台新能源分布式调相机在海南千万千瓦级新能源基地投入使用，世界最大规模的新能源分布式调相机群形成，最大可释放新能源出力185万千瓦。
方保民介绍，年底，21台分布式调相机计划全部投产，可将海南新能源送出能力提高350万千瓦，预计年均增发新能源电量70.2亿千瓦时，相当于减少燃煤318.9万吨，减排二氧化碳574.2万吨，既能大幅缓解我省新能源消纳压力，又具有显著的节能减排效应。
除探索应用调相机技术外，近日，国网青海省电力公司牵头的“送/受端直流近区大规模光伏发电的控制策略优化技术”项目顺利通过评审，创新成果突出，总体达到“国际先进水平”。
目前，这一项目已在海西蒙古族藏族自治州完成50万千瓦光伏参数优化试点，提升海西新能源外送能力20万千瓦。按照2020年风电和光伏利用小时数1917小时和1468小时计算，新增新能源发电量30.46亿千瓦时，等量替代燃煤相当于节约电煤97.34万吨。
全清洁能源供电 连续5年刷新世界纪录
我省还有一大创新成果不得不提。2017年以来，我省连续5年开展全清洁能源供电实践，连续5年刷新并保持着全清洁能源供电世界纪录，“绿电”成为我省一张“金色名片”。
“绿电”探索不停歇，国网青海省电力公司正朝着更大的目标前进——力争2022年实现丰水期煤电全停的全网绿电实践；2030年前实现煤电碳排放清零，在全国建成首个省域零碳电力系统；致力构建高比例清洁低碳能源体系，到2030年新能源装机占比提升至80%，发电量提升至62%，实现省内用电自足率、清洁率“两个100%”。
海南海西大型风电光伏基地项目开工建设
源源不断的“绿电”输出，项目建设是支撑。我省清洁能源品类丰富、结构多样，水能、风能、太阳能技术可开发量分别超过2187万千瓦、7500万千瓦、35亿千瓦，可利用荒漠土地超过10万平方公里，综合开发条件居全国之首。
10月15日，国家大型风电光伏基地海南、海西基地项目集中开工仪式同步举行，我省开工建设的大型风电光伏基地项目包括8个就地消纳项目和7个青豫直流二期外送项目，总装机容量达1090万千瓦，其中光伏装机800万千瓦，风电装机250万千瓦，光热装机40万千瓦，涉及新能源企业10家，将在2023年年底前陆续建成。
与此同时，国网青海省电力公司全力协调搭建全省统一碳交易平台，积极参与全国绿色电力交易，把我省建设成为全国重要的碳汇输出基地，为全国碳中和作出贡献。并强化新能源调度运行管理与服务水平，充分利用自动控制系统，深入挖掘消纳空间，优先保障新能源消纳。
“超级充电宝”项目研究成果填补国内空白
今年，国网青海省电力公司与6家能源及制造企业签订3吉瓦共享储能战略合作协议，为推动储能产业发展开辟新路径。截至10月底，我省电网共享储能累计成交3097笔，新能源增发电量8553万千瓦时，实现新能源企业和储能企业的共赢，缓解了电网调峰压力。
大规模储能系统被业内人士称之为“超级充电宝”。今年上半年，国家能源局委托国网青海省电力公司开展《大规模储能支撑高比例可再生能源电力系统安全稳定运行研究》，专家认为，项目研究成果填补了国内研究空白，补齐了国内储能研究短板，对进一步推动我国能源行业高质量发展具有重要意义。
跳出青海看青海，面向未来看青海。国网青海省电力公司又有了新的目标——规划引领我省储能基地建设，加快“光伏+储能、光伏+光热、风光水储、源网荷储”基地建设，2025年全网电化学储能、光热规模达到600万千瓦和121万千瓦，将我省建成储能发展先行示范区；到2030年，形成多种能源高效互济、智能协同、灵活调控的装机格局，基本建成国家清洁能源产业高地。（记者 彭娜）
新能源发电 连续两日突破千万千瓦大关
好消息传来！11月16日、17日，我省电网新能源发电出力连续两日突破千万千瓦，创历史新高，达到1045万千瓦和1061万千瓦，较历史峰值994万千瓦分别提高5.1%和6.7%。
两日来，光伏大发时段我省全网用电负荷在980万千瓦至1010万千瓦之间，新能源出力持续超全网用电负荷，新能源日发电量最高达到1.07亿千瓦时，占全省全天用电量的43.1%。
近年来，我省新能源产业发展迅速，一座座光伏电站拔地而起，一排排光伏板鳞次栉比，一台台高大风机巍然矗立，新能源产业从“风生水起”走向“风光无限”。今年，我省新能源产业继续奔跑在快车道上。我省电网新能源日发电量连续5次创新高，最大达1.64亿千瓦时。前10个月，新能源总发电量达285亿千瓦时，同比增长36.4%。截至10月底，我省电网全网总装机4070万千瓦，其中新能源装机2485万千瓦，占比达到61%，已成为全国清洁能源、新能源装机占比最高的省域电网。
世界最大规模 新能源分布式调相机群落地
在国网青海省电力公司调度控制中心主任方保民看来，我省新能源发电出力连续两日创新高，与世界最大规模新能源分布式调相机群落地海南藏族自治州有直接关系。
为进一步探索和解决制约新能源大规模开发利用的技术难题，推动能源资源高效开发利用，今年5月，我省启动分布式调相机工程设备安装。11月8日，首批11台新能源分布式调相机在海南千万千瓦级新能源基地投入使用，世界最大规模的新能源分布式调相机群形成，最大可释放新能源出力185万千瓦。
方保民介绍，年底，21台分布式调相机计划全部投产，可将海南新能源送出能力提高350万千瓦，预计年均增发新能源电量70.2亿千瓦时，相当于减少燃煤318.9万吨，减排二氧化碳574.2万吨，既能大幅缓解我省新能源消纳压力，又具有显著的节能减排效应。
除探索应用调相机技术外，近日，国网青海省电力公司牵头的“送/受端直流近区大规模光伏发电的控制策略优化技术”项目顺利通过评审，创新成果突出，总体达到“国际先进水平”。
目前，这一项目已在海西蒙古族藏族自治州完成50万千瓦光伏参数优化试点，提升海西新能源外送能力20万千瓦。按照2020年风电和光伏利用小时数1917小时和1468小时计算，新增新能源发电量30.46亿千瓦时，等量替代燃煤相当于节约电煤97.34万吨。
全清洁能源供电 连续5年刷新世界纪录
我省还有一大创新成果不得不提。2017年以来，我省连续5年开展全清洁能源供电实践，连续5年刷新并保持着全清洁能源供电世界纪录，“绿电”成为我省一张“金色名片”。
“绿电”探索不停歇，国网青海省电力公司正朝着更大的目标前进——力争2022年实现丰水期煤电全停的全网绿电实践；2030年前实现煤电碳排放清零，在全国建成首个省域零碳电力系统；致力构建高比例清洁低碳能源体系，到2030年新能源装机占比提升至80%，发电量提升至62%，实现省内用电自足率、清洁率“两个100%”。
海南海西大型风电光伏基地项目开工建设
源源不断的“绿电”输出，项目建设是支撑。我省清洁能源品类丰富、结构多样，水能、风能、太阳能技术可开发量分别超过2187万千瓦、7500万千瓦、35亿千瓦，可利用荒漠土地超过10万平方公里，综合开发条件居全国之首。
10月15日，国家大型风电光伏基地海南、海西基地项目集中开工仪式同步举行，我省开工建设的大型风电光伏基地项目包括8个就地消纳项目和7个青豫直流二期外送项目，总装机容量达1090万千瓦，其中光伏装机800万千瓦，风电装机250万千瓦，光热装机40万千瓦，涉及新能源企业10家，将在2023年年底前陆续建成。
与此同时，国网青海省电力公司全力协调搭建全省统一碳交易平台，积极参与全国绿色电力交易，把我省建设成为全国重要的碳汇输出基地，为全国碳中和作出贡献。并强化新能源调度运行管理与服务水平，充分利用自动控制系统，深入挖掘消纳空间，优先保障新能源消纳。
“超级充电宝”项目研究成果填补国内空白
今年，国网青海省电力公司与6家能源及制造企业签订3吉瓦共享储能战略合作协议，为推动储能产业发展开辟新路径。截至10月底，我省电网共享储能累计成交3097笔，新能源增发电量8553万千瓦时，实现新能源企业和储能企业的共赢，缓解了电网调峰压力。
大规模储能系统被业内人士称之为“超级充电宝”。今年上半年，国家能源局委托国网青海省电力公司开展《大规模储能支撑高比例可再生能源电力系统安全稳定运行研究》，专家认为，项目研究成果填补了国内研究空白，补齐了国内储能研究短板，对进一步推动我国能源行业高质量发展具有重要意义。
跳出青海看青海，面向未来看青海。国网青海省电力公司又有了新的目标——规划引领我省储能基地建设，加快“光伏+储能、光伏+光热、风光水储、源网荷储”基地建设，2025年全网电化学储能、光热规模达到600万千瓦和121万千瓦，将我省建成储能发展先行示范区；到2030年，形成多种能源高效互济、智能协同、灵活调控的装机格局，基本建成国家清洁能源产业高地。（记者 彭娜）
#旅拍# 头条 | 旅游资讯一周速览No.48
国内文旅：
• 国家移民管理局：强化口岸边境管控 出入境从严从紧
• 双11冰雪旅游预订火爆，长白山、亚布力、崇礼热度高
• “水韵江苏·有你会更美”文旅消费第二季启动
• 第八届成都创意周开幕
• 西藏：中国首家青稞博物馆在日喀则开馆
• 上海迪士尼度假区恢复开放
• 本轮疫情波及18省份，12个省份暂停跨省旅游业务
• 厦门：游客进入鼓浪屿须持核酸阴性证明
• 香港将全面收紧豁免检疫安排
• 国泰航空重启直飞意大利航线
海外旅讯
• 沙特将推出全球第一家“海上钻井平台”主题乐园
• “温泉之国”匈牙利全球旅游推介
• 泰国重开国际游客抵达；泰国水灯节恢复举办
• 新加坡牛车水美食街因疫情永久关闭
• 日本拟放宽入境限制，商务旅客只需隔离3天
• 以色列允许游客有条件入境
• 加拿大增8座机场恢复国际航班起降
#资讯#
国内文旅：
• 国家移民管理局：强化口岸边境管控 出入境从严从紧
• 双11冰雪旅游预订火爆，长白山、亚布力、崇礼热度高
• “水韵江苏·有你会更美”文旅消费第二季启动
• 第八届成都创意周开幕
• 西藏：中国首家青稞博物馆在日喀则开馆
• 上海迪士尼度假区恢复开放
• 本轮疫情波及18省份，12个省份暂停跨省旅游业务
• 厦门：游客进入鼓浪屿须持核酸阴性证明
• 香港将全面收紧豁免检疫安排
• 国泰航空重启直飞意大利航线
海外旅讯
• 沙特将推出全球第一家“海上钻井平台”主题乐园
• “温泉之国”匈牙利全球旅游推介
• 泰国重开国际游客抵达；泰国水灯节恢复举办
• 新加坡牛车水美食街因疫情永久关闭
• 日本拟放宽入境限制，商务旅客只需隔离3天
• 以色列允许游客有条件入境
• 加拿大增8座机场恢复国际航班起降
#资讯#
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，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。
浩瀚宇宙，渺渺星空，在空荡荡的星际空间，有许多肉眼不可见的微观高能粒子在以接近光速飞行。平均而言，这些粒子可以在银河系内飞行百万年，其中有极少部分粒子与地球不期而遇，成为地球上神秘的“天外来客”。
1911年，奥地利物理学家赫斯乘坐气球，飞行到5千米的高空，首次发现这位来自宇宙的“客人”，这位“客人”被命名为“宇宙线”，赫斯也因宇宙线的发现获得了1936年的诺贝尔物理学奖。这一发现开启了人类探索宇宙奥秘的新篇章。
近日，国家重大科技基础设施高海拔宇宙线观测站拉索（LHAASO）正式通过性能工艺验收，这标志着拉索已经建成，并正式进入科学运行阶段。建在4000米高海拔山端的拉索，以探索高能宇宙线起源以及相关的高能天体演化和暗物质研究为核心科学目标，正式开始科学运行后每天可以积累1.7亿个超高能宇宙线事例和20多亿个甚高能宇宙线事例。
什么是宇宙线？
赫斯是通过宇宙线在空气中产生的电离效应来证明其存在的，随后产生的首个问题就是宇宙线是什么粒子，这个问题困扰了人类很长时间。
刚开始，大多数人误认为它是来自宇宙的一种远高于X射线的高频电磁辐射，“宇宙线（即宇宙射线）”这个名字就是美国实验物理学家密立根在1925年首次提出，虽然这是当时对宇宙线的一种错误认识，但是这个名字一直沿用至今。
1932年，美国物理学家康普顿组织了大量人力对地球上不同地理纬度的宇宙线强度进行了测量，发现了地球磁场对宇宙线强度的调制效应，判定原初的宇宙线是带电粒子，而不是光子。
如今，人类可以利用先进的粒子鉴别技术，搭载高空气球、卫星或空间站到大气层顶部直接测定宇宙线的种类，知道了宇宙线主要是由带正电的原子核组成，其中含量最高的是质子（即氢原子核），还有元素周期表中的多种原子核，还包含少量光子、电子、中微子以及反粒子等。
在人造粒子加速器诞生之前的时代，宇宙线是唯一的高能粒子源，是人类研究高能微观粒子与物质相互作用规律的唯一工具。20世纪60年代，人造加速器的发展和粒子对撞机的出现，让宇宙线在粒子物理中的作用被取代，宇宙线的研究也逐渐转向粒子天体物理方面。
宇宙线源自何方？
迄今为止，人们观测到的宇宙线粒子的最高能量已达到1020电子伏特（eV），是人类最大的粒子加速器——欧洲核子中心大型强子对撞机所能加速粒子能量的1000万倍。这么高能量的宇宙线起源于什么天体？它们是如何被加速到极端高的能量的？这些问题长期推动着人类去探索宇宙和大自然的奥秘，其中最基本最核心的问题是起源问题，被称为“世纪之谜”。
宇宙线为带电粒子，在传播过程中会被宇宙空间中的磁场影响后偏转运动方向进而失去源头位置信息，所以通过宇宙线粒子探测并不能找到宇宙线的起源天体。宇宙线的能谱从1011eV到1020eV大体呈现为幂律形式，表现为非热加速起源特性。中间有两个明显特征：在1015eV附近能谱变软，呈现出“膝”形结构；在1018eV附近能谱变硬，呈现出了“踝”形结构，这些结构蕴含关于宇宙线起源的重要信息。根据银河系内天体的尺度和磁场强度对宇宙线加速上限的估计，一般认为，“膝”区能量及以下的宇宙线起源于银河系内的天体源，而“踝”区能量以上的宇宙线起源于银河系外。
宇宙线的测量特征说明其起源于非热辐射过程，而且能量非常高。人类根据对太阳的认识，认为普通的恒星不可能把粒子加速到如此高的能量。因此，宇宙线的发源地必然进行着极端剧烈的变化或者具备极端的物理条件。根据伽马射线天文观测结果，目前的候选天体主要有超新星及其遗迹星云、脉冲星及其风云、年轻大质量星团、双星系统、伽马射线暴、活动星系核等，这些候选源的共同特征是存在强激波。
如何探寻宇宙线？
高能伽马天文、高能中微子天文、极高能宇宙线天文是寻找宇宙线起源的三大重要支柱。高能中微子和极高能宇宙线天体源的探测可以为宇宙线起源探索提供“一锤定音”的证据。
此外，伽马射线是示踪其父辈带电粒子加速的重要探针，这些伽马射线天体源为宇宙线起源天体的寻找提供了重要的候选天体。伽马辐射存在两种可能的起源：一是高能电子与低能光子逆康普顿散射过程产生，即轻子起源；二是高能强子宇宙线与周围物质通过强子—强子相互作用的次级中性π介子衰变产生，即强子起源。
强子宇宙线在宇宙线占据绝对主导份额，宇宙线起源问题的研究就是寻找强子宇宙线的起源天体。所以通过伽马射线观测寻找宇宙线起源的重点就是确定伽马射线的辐射机制，排除轻子起源和寻找强子起源证据，但是这同时也是难点所在，因为大部分源在GeV-TeV（1G=109，1T=1012）能区，很难区分这两种辐射机制，目前大部分伽马射线源倾向于轻子源。
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？
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。
（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）
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，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。
浩瀚宇宙，渺渺星空，在空荡荡的星际空间，有许多肉眼不可见的微观高能粒子在以接近光速飞行。平均而言，这些粒子可以在银河系内飞行百万年，其中有极少部分粒子与地球不期而遇，成为地球上神秘的“天外来客”。
1911年，奥地利物理学家赫斯乘坐气球，飞行到5千米的高空，首次发现这位来自宇宙的“客人”，这位“客人”被命名为“宇宙线”，赫斯也因宇宙线的发现获得了1936年的诺贝尔物理学奖。这一发现开启了人类探索宇宙奥秘的新篇章。
近日，国家重大科技基础设施高海拔宇宙线观测站拉索（LHAASO）正式通过性能工艺验收，这标志着拉索已经建成，并正式进入科学运行阶段。建在4000米高海拔山端的拉索，以探索高能宇宙线起源以及相关的高能天体演化和暗物质研究为核心科学目标，正式开始科学运行后每天可以积累1.7亿个超高能宇宙线事例和20多亿个甚高能宇宙线事例。
什么是宇宙线？
赫斯是通过宇宙线在空气中产生的电离效应来证明其存在的，随后产生的首个问题就是宇宙线是什么粒子，这个问题困扰了人类很长时间。
刚开始，大多数人误认为它是来自宇宙的一种远高于X射线的高频电磁辐射，“宇宙线（即宇宙射线）”这个名字就是美国实验物理学家密立根在1925年首次提出，虽然这是当时对宇宙线的一种错误认识，但是这个名字一直沿用至今。
1932年，美国物理学家康普顿组织了大量人力对地球上不同地理纬度的宇宙线强度进行了测量，发现了地球磁场对宇宙线强度的调制效应，判定原初的宇宙线是带电粒子，而不是光子。
如今，人类可以利用先进的粒子鉴别技术，搭载高空气球、卫星或空间站到大气层顶部直接测定宇宙线的种类，知道了宇宙线主要是由带正电的原子核组成，其中含量最高的是质子（即氢原子核），还有元素周期表中的多种原子核，还包含少量光子、电子、中微子以及反粒子等。
在人造粒子加速器诞生之前的时代，宇宙线是唯一的高能粒子源，是人类研究高能微观粒子与物质相互作用规律的唯一工具。20世纪60年代，人造加速器的发展和粒子对撞机的出现，让宇宙线在粒子物理中的作用被取代，宇宙线的研究也逐渐转向粒子天体物理方面。
宇宙线源自何方？
迄今为止，人们观测到的宇宙线粒子的最高能量已达到1020电子伏特（eV），是人类最大的粒子加速器——欧洲核子中心大型强子对撞机所能加速粒子能量的1000万倍。这么高能量的宇宙线起源于什么天体？它们是如何被加速到极端高的能量的？这些问题长期推动着人类去探索宇宙和大自然的奥秘，其中最基本最核心的问题是起源问题，被称为“世纪之谜”。
宇宙线为带电粒子，在传播过程中会被宇宙空间中的磁场影响后偏转运动方向进而失去源头位置信息，所以通过宇宙线粒子探测并不能找到宇宙线的起源天体。宇宙线的能谱从1011eV到1020eV大体呈现为幂律形式，表现为非热加速起源特性。中间有两个明显特征：在1015eV附近能谱变软，呈现出“膝”形结构；在1018eV附近能谱变硬，呈现出了“踝”形结构，这些结构蕴含关于宇宙线起源的重要信息。根据银河系内天体的尺度和磁场强度对宇宙线加速上限的估计，一般认为，“膝”区能量及以下的宇宙线起源于银河系内的天体源，而“踝”区能量以上的宇宙线起源于银河系外。
宇宙线的测量特征说明其起源于非热辐射过程，而且能量非常高。人类根据对太阳的认识，认为普通的恒星不可能把粒子加速到如此高的能量。因此，宇宙线的发源地必然进行着极端剧烈的变化或者具备极端的物理条件。根据伽马射线天文观测结果，目前的候选天体主要有超新星及其遗迹星云、脉冲星及其风云、年轻大质量星团、双星系统、伽马射线暴、活动星系核等，这些候选源的共同特征是存在强激波。
如何探寻宇宙线？
高能伽马天文、高能中微子天文、极高能宇宙线天文是寻找宇宙线起源的三大重要支柱。高能中微子和极高能宇宙线天体源的探测可以为宇宙线起源探索提供“一锤定音”的证据。
此外，伽马射线是示踪其父辈带电粒子加速的重要探针，这些伽马射线天体源为宇宙线起源天体的寻找提供了重要的候选天体。伽马辐射存在两种可能的起源：一是高能电子与低能光子逆康普顿散射过程产生，即轻子起源；二是高能强子宇宙线与周围物质通过强子—强子相互作用的次级中性π介子衰变产生，即强子起源。
强子宇宙线在宇宙线占据绝对主导份额，宇宙线起源问题的研究就是寻找强子宇宙线的起源天体。所以通过伽马射线观测寻找宇宙线起源的重点就是确定伽马射线的辐射机制，排除轻子起源和寻找强子起源证据，但是这同时也是难点所在，因为大部分源在GeV-TeV（1G=109，1T=1012）能区，很难区分这两种辐射机制，目前大部分伽马射线源倾向于轻子源。
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？
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。
（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）
✋热门推荐