高海拔宇宙線觀測站拉索
封面新聞記者 陳彥霏 受訪者供圖
8月18日，中共四川省委「中國這十年·四川」主題新聞發布會在成都舉行。
發布會提到，四川正在成為國家戰略科技力量重要承載區和創新要素加速匯聚地。四川擁有亞洲最大的航空風洞群、高海拔宇宙線觀測站、極深地下暗物質實驗室等國家重大科技基礎設施。
位於甘孜稻城的高海拔宇宙線觀測站，是全球靈敏度最高的高能宇宙線探測裝置，猶如孫悟空的「火眼金睛」，最近發現了最高能量光子，開啟了「超高能伽馬天文學」時代。
十年磨一劍，拉索是怎樣從規劃、建設、建成到投入使用產生成果的？封面新聞記者對話了高海拔宇宙線觀測站（LHAASO，簡稱拉索）項目首席科學家、項目工程經理曹臻。
曹臻（右三）在項目現場
不甘做「陪跑人」
宇宙無限，信使有痕。
拉索的核心目標是幫助科學家接住從外太空灑向地球的宇宙線，這些宇宙線相當於一個個「信使」，其攜帶的信息能幫助人們探索高能宇宙線起源、宇宙演化以及高能天體演化的奧秘。
1949年，以張文裕為代表的中國第一代宇宙線研究者歸國後，著手在雲南東川的落雪山上建立實驗室，使用傳統的雲霧式探測器進行研究。不過到了20世紀70年代，實驗室才進入「可用的狀態」，此時大型加速器已經成為粒子物理實驗研究的主力。
20世紀80年代末，第二代探索者接力，開始申請啟動西藏羊八井探測站建設，「那個時候我們整體處於學習階段，沒有充足的經費投入到探測設備，但我們有年輕的隊伍和優良的站址。」曹臻回憶，中方負責羊八井基地建設，日方則提供陣列設備。
抱著看到更廣闊宇宙的堅定信念，曹臻帶領團隊在2009年正式提出建設「拉索」，2008年4月至2014年3月期間，曹臻團隊通過對我國高海拔地區的廣泛選址和實地踏勘調研，高海拔宇宙線觀測站項目最終選定位於四川稻城海子山，並在海拔較低的稻城縣城區建立測控基地。
2013年，在國務院發布的《國家重大科技基礎設施建設中長期規劃（2012-2030年）》中，拉索被列為16個優先安排的重大項目之一。
2014年8月，中國科學院和四川省人民政府簽訂《高海拔宇宙線觀測站共建框架協議書》，標誌著拉索正式落戶四川。
建設中的拉索
開啟「超高能」新時代
2017年，拉索在稻城縣海子山上破土動工。曹臻表示，之所以選址在四川稻城，是因為宇宙線粒子穿越大氣層時容易被吸收，越是在海拔高、空氣稀薄的地方設置探測器，其捕捉的靈敏度更高，接收到宇宙線粒子信號的可能性越大，但海拔如果太高，建設又太困難。
「除了良好的自然條件外，還離不開四川省委省政府的大力支持。」曹臻說。
在無人區建設如此浩大的工程，最先需要克服的困難，就是基礎設施需要從零做起。曹臻介紹，第一批建設團隊進駐稻城站址時，就發生了驚險的一幕：因為沒有可居住的房屋，只能扎帳篷睡覺，當時天還下著雪，群狼圍著人們的帳篷邊轉邊叫，但好在並沒有衝進帳篷。
光電倍增管組成的水切倫科夫探測器陣列
曹臻介紹，除了建設工人，科學家們也都奮戰在建設一線。總面積78000千平米的水切倫科夫探測器陣列，就是由一支平均年齡37歲的青年科學家團隊建設完成，面對約2.5個水立方大小、裝有35萬噸水的探測器陣列，他們在建設過程中面臨的是預研300倍的項目規模和艱苦的環境。
其中一個步驟，是科學家們將3120個光電倍增管安裝到78000千平米陣列中，再注滿純淨水。「注水前的巨大密閉水池內不見陽光，整個安裝季基本保持在零下4℃左右，工作環境非常具有挑戰性。」曹臻說。
因為工程量大，工期長，拉索採取邊建設邊運行的方式，已經產生出不少令世界矚目的成果。除了測定蟹狀星雲「標準燭光」超高能段亮度，2021年5月17日，拉索還發現首批「拍電子伏加速器」和最高能量光子，開啟「超高能伽馬天文學」時代，該成果發布在《自然》期刊上；2022年2月3日，國際物理學權威雜誌《物理評論快報》發表「拉索」最新成果 ，再次驗證愛因斯坦相對論時空對稱正確性。
建設中的拉索
每天迎接數十億「天外來客」
2021年底，拉索正式通過性能工藝驗收，正式進入科學運行階段。
從高空俯瞰，占地1.36平方公里LHAASO是由3個探測器陣列組成。占地面積最大的是一平方公里地面簇射粒子陣列，由5216個電磁粒子探測器和1188個繆子探測器組成，星羅密布的電磁粒子探測器按邊長15米的正三角形點陣分布；繆子探測器則和點陣搭配，每隔30米就可以看到一個高2.5米的「土堆」。
此外，在拉索大圓盤的中心，有一塊醒目的「品」字形方塊，那是78000平方米水切倫科夫探測器，探測器內部是深4.5米的密閉水池，水底布滿擁有3000多路探測單元的水切倫科夫探測器陣列。水池兩角，18台貨櫃式樣的廣角切倫科夫望遠鏡組成陣列，相互配合著完成360度無死角守望。
「三種探測器陣列分工有所不同，相互間可印證且補充。」曹臻舉例，望遠鏡陣列記錄的就是宇宙線到達地面前在空中發展的全過程，而其他兩個陣列則捕捉到達時的瞬間信息。「這樣高度複合型且能夠覆蓋多能段的探測陣列在全世界少見。」
曹臻（左一）在項目現場
如今，完成建設後的拉索每天都會「迎接」數十億「天外來客」宇宙線，成為地球上最繁忙的「宇宙驛站」。未來，拉索還將通過對這些宇宙線的研究，發現更多宇宙的奧秘。「科學家是最有好奇心的一群人，對未知的渴望促使我們繼續去探索宇宙深處的加速器，對宇宙做更深入的解讀。」曹臻說。
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