首次發現！宇宙射線研究迎新突破

　　有多少人會害怕開組會？又有多少人很怕導師在組會上一個勁地問你問題？

　　90后博士王曉潔就曾怕過。她讀博時的導師姚志國是一位科研態度非常嚴謹的科學家，經常在組會上問許多個“為什么”。這也反向推動王曉潔在每次開組會前都做好充分準備，預判導師可能會問到的問題，并準備好答案。

　　慢慢地，她鍛煉出獨立思考、思辨以及動手能力。“作為科研人員，不光是不怕被問問題，更要敢于去提出問題。這是一種很重要的交流方式。我在剛涉足科研領域的時候很害怕自己回答不上問題、顯得很無知。但隨著科研經歷的深入，我發現無知才是常態。”

　　這樣的心態一直伴隨著王曉潔的學術生涯，并助她累結碩果。目前在美國密歇根理工大學做博士后的她，在宇宙線物理的研究領域取得了重磅突破——首次觀測到我們銀河系內的微類星體V4641 Sgr發射超高能伽馬射線。近日，相關成果發表于Nature。

　　首次發現，宇宙射線研究迎新突破

　　能取得如此驚人的發現，源于一場機緣巧合。

　　王曉潔所在研究團隊通過高海拔水切倫科夫伽馬射線觀測站（HAWC）對視場內的天體進行了巡天觀測——就像是給天體拍照片，由此形成了HAWC的“天圖”。當王曉潔在“天圖”里巡視這些照片時，敏銳且細致的她發現了一個很有意思的區域。

　　經過一番調查，她發現幾乎沒人關注到這個區域。現有的伽馬射線觀測里也沒有包括源，所以這是一個全新的源。她意識到，從這里切入可以進行更深入的探究。

　　宇宙中存在一些類星體。它們是宇宙中的活動星系核，中心存在“非常致命”的黑洞。當黑洞吞噬物質時，會釋放出巨大能量，而這些類星體會發射很強的噴流，噴流中存在粒子加速現象。但實際上，類星體很難被觀測，因為它們距離地球非常遙遠。

　　“但微類星體就在銀河系內。作為一個微小的版本，微類星體其實與類星體有很多的相似性，所以我們就可以通過微類星體進一步研究類星體噴流粒子加速等現象。”王曉潔在接受《中國科學報》采訪時說。

　　長久以來，科學家認為微類星體可能會將粒子加速到比較高的能量。這方面的理論已經存在，但觀測上還比較貧乏。其中最大的難點就在于銀河系內的微類星體并不多，還不到20個。本身數量就少，而能夠發射伽馬射線的就更稀少了。

　　“在我們這項工作之前，僅在微類星體SS?433發現大尺度噴流現象。它被觀測到的最高能量也只有25萬億電子伏特，大概是我們現在觀測到的能量的八分之一。”王曉潔說。

　　“現在，我們觀測到了第一個能發射高達200萬億電子伏特量級水平的天體，就可以觸發一些其他的觀測，說不定將來會觀測到更多。”王曉潔表示。

　　這是一次重大突破，也是大事件。此前研究普遍認為，只有銀河系內的超新星遺跡、脈沖星風云、恒星形成區，或河外星系中非常遙遠的活動星系核才能產生如此高能的射線。而這次發現的微類星體V4641 Sgr，僅距地球約2萬光年，其噴流加速的粒子產生的高能伽馬射線，讓天文學家能夠幾乎不受磁場干擾地研究宇宙星系的演化過程。

　　興趣源于兒時，明確學術道路

　　對星辰的興趣、對宇宙的向往，可以追溯到王曉潔的童年時期。

　　在老家山東聊城，彼時光污染較少，抬頭便可清晰地看到銀河。“小時候最喜歡做的事情就是抬頭仰望星空。尤其是夏天，比較悶熱，我們就躺在院子里，一邊看著星星眨眼睛，一邊聽大人講一些與之相關的神話故事。”王曉潔回憶道。

　　蒼穹中的未知，對于年幼的王曉潔來說，完全是另外一個極為陌生的世界，充滿玄幻與神秘。她覺得自己無比渺小。也是從那時起，一粒科研的種子悄無聲息地埋下了。

　　后來，王曉潔考上了云南大學。那時還沒有天文專業，王曉潔選擇了物理，因為她了解到天文和物理之間的關系很緊密。對現代天文學來說，物理非常重要，天文領域許多現象都要在物理基礎上來解釋。

　　就在本科最后一年，王曉潔有幸接觸到了“拉索”項目（高海拔宇宙線觀測站LHAASO）。隨著對該項目更深入地接觸，她才開啟真正意義上的科研，從此結下了與宇宙線研究的不解之緣。在直博保研到中國科學院大學后，她感受到了更濃烈的科研氛圍。

　　幾年的讀博時間里，王曉潔都是過著宿舍、辦公室、食堂“三點一線”的簡單生活。她很長時間都待在實驗室或辦公室里，慢慢有了一點科研人員的樣子。

　　她在讀博期間的研究課題是如何優化探測器的重建和觸發。宇宙線粒子無時無刻不在轟擊探測器。如果閾值設置過低，就會有大量的無效背景信號，將本身就少得可憐的伽馬信號湮沒。相反，閾值設置過高也會影響收集的伽馬射線數量，從而影響后續的統計分析。

　　這是一件復雜且重要的工作。“有時候，也會遇到瓶頸。好在我讀博時遇到了一群志同道合的小伙伴，我們會相約去操場散步、逛街、運動來緩解科研壓力，心情不好的時候一起沖著曠野大喊。”王曉潔說。

　　盡管如此，王曉潔對科研的熱情從未退卻。博士畢業后，為了繼續在這個領域深耕，她留在了中國科學院高能物理研究所做博士后，跟著導師、中國科學院院士曹臻學到了更多。她與來自不同國家、不同學科背景的科研人員進行思想碰撞，也明確了今后繼續走學術這條路。

　　越過山丘，遇見最好的自己

　　在逐夢星辰大海的征程中，王曉潔展露自信與堅毅。

　　王曉潔的父親是一位初中地理教師，母親對未知充滿興趣。在父母的熏陶下，王曉潔從小就對知識充滿了強烈的探索欲。父母工作很忙，無法經常陪伴在身邊，她便養成了“找一本書，找一個角落，開啟安靜閱讀模式”的習慣。

　　“看書能助我找到內心的平靜與力量，到現在我依然還保留著這個習慣。從讀研開始，我把這個習慣轉移到大量閱讀文獻上。得益于此，我在加入‘拉索’項目，以及后來到美國做博士后時，都順利適應，上手得很快。”王曉潔說。

　　當談到為什么喜歡科研時，王曉潔表示：“科研對我最大的吸引力就是未知。在探索的過程中，當找到某一部分的答案時，我很享受那種解題的快感。我也很喜歡在一個宏大的課題里，一步一步慢慢向終點邁進的感覺。”

　　國外的科研環境也很“卷”。這篇Nature文章的發表并沒有讓王曉潔感到輕松快意。她的手上又堆滿了活兒。除了三篇文章已在合作組內部審核外，有一篇文章剛開始動筆，另外還有一篇分析沒有完成。她對自己有很高的要求，也期望有更多產出。

　　和在國內相比，遠在異國他鄉時常感覺孤獨，這也是許多留學生的共同感受。王曉潔現在生活工作的城市既偏遠又很小，冬天非常漫長。她依舊過著“三點一線”的單調日子。不過，“心之所向，素履以往”。因為熱愛，讓她的科研搬磚之路并不寂寥。

　　現在每天只能睡五六個小時，但是王曉潔仍然覺得自己的努力還遠遠不夠。“未知的東西實在太多了。我還需要腳踏實地，一步一個腳印地向前走，爭取能夠解開更多的宇宙奧秘。”王曉潔說，“我很慶幸自己選擇了科研，因為它讓我遇見了最好的自己。”

　　參考鏈接：

　　https：//www.nature.com/articles/s41586-024-07995-9