仰望星空“拉索”守候“宇宙信使”

       2018年8月14日，科研人员在海子山上安装观测仪器。
       2020年5月15日，科研人员匍匐在巨石上安装电磁粒子探测器。
       10月16日，科研人员在水切伦科夫探测器水池中安装光电倍增管，它们被固定“悬”在水下，接收“散落”水中且产生切伦科夫光的宇宙线。
       10月11日傍晚，科研人员正在调试缪子探测器仪器。
       10月11日，从空中鸟瞰稻城海子山高海拔宇宙线观测站。
       10月11日，无人机航拍的水切伦科夫探测器阵列，探测器总面积为7.8万平方米，由两个150米× 150米和一个300米× 110米水池组成。
       10月11日，放眼望去，观测基地周边均匀分布着壮观的土堆，这就是缪子探测器。每个土堆大概有36平方米大小，土堆下是一个直径6.8米、高1.2米的混凝土罐体，罐体中放置了装有超纯水的高反射率水袋。

　　10月中旬，海拔4410米的甘孜州稻城县海子山气温已经降到了0摄氏度附近，中科院高能所副研究员侯超和组员们这些天都穿梭在这片布满了大小不一的花岗岩漂砾及形态各异的冰蚀岩盆的荒原上，检查一台台覆盖有绿色罩布的电磁粒子探测器。4年前，他们开始在这片荒原施工，如今已安装了5000多台电磁粒子探测器。

　　这片方圆1.36平方公里的雪域荒原上建有一项国家重大科技基础设施，安装有先进灵敏的探测器阵列，只为探索一个世纪难题——高能宇宙线起源。它的名字叫“拉索”（LHAASO），全称是高海拔宇宙线观测站。观测站探测阵列由三部分构成：5195个电磁粒子探测器和1188个缪子探测器组成的地面簇射粒子阵列；7.8万平方米水切伦科夫探测器，分为3120个探测单元；18台广角切伦科夫望远镜。“拉索”主体工程于2017年11月动工，2021年7月完成全阵列建设并投入运行，2021年10月17日通过工艺验收。

　　宇宙线是来自外太空高能粒子流的总称。这些人类肉眼看不见的天外来客又被称为“宇宙信使”，它们携带着宇宙起源、天体演化、太阳活动及地球空间环境等重要科学信息。研究宇宙线及其起源是人类探测宇宙的重要途径。“拉索”项目首席科学家、中国科学院高能物理所研究员曹臻说，自1912年人类发现宇宙线以来，研究宇宙线的努力就从未中断过。从1954年开始，我国科研人员就正式开启了对宇宙线的研究。由于宇宙线能量越高就越稀少，需要更大规模的探测器才有可能把它“捕获”，这让科学家们把目光转向了高山实验。高山实验能够充分利用大气作为探测介质在地面上进行观测，对于超高能量的宇宙线观测，目前这是唯一手段。建在海子山的“拉索”是我国第三代高山宇宙线实验室。

　　宇宙线听上去很神秘，其实它就在我们身边。“每秒有几百个宇宙线缪子穿过人类的身体，只不过人类看不见，摸不着。”侯超说，“拉索”就是捕捉宇宙线的神器。这个由各类探测器交错排布组成的神器已经建成并投入科学运行，它们成为海子山上一道独特的风景。

　　高原建设异常艰辛，在高寒缺氧、气候恶劣、物资匮乏等极端条件下，工程建设人员和科研人员们迎难而上。在海拔4410米的海子山建设、安装、调试这些探测器，其施工难度之大可想而知，每一项工作都是对建设者的心理和体能的大考。作为水切伦科夫探测器阵列的科研人员，刘成对此是深有体会。这个用于探测宇宙射线和伽马射线的阵列由3个水池组成，蓄有净水35万吨。安装测试工作主要是在水池内进行，工作人员除了要克服高海拔缺氧带来的挑战外，日复一日的拉水管、抬水泵、排水及布置线缆等工作更是对毅力的挑战。冬季，水池内平均温度在零下3摄氏度，在这样的环境下将水中设备调试好，酸爽的程度只有试过才知。

　　在1.36平方公里的荒原中安装调试5000多个电磁粒子探测器是侯超和她所在的团队要完成的工作。刚到海子山工作时很不适应，强烈的高反让她经常性地头疼和失眠。为了保证探测器安装到位并正常运行，科研人员需要对每台探测器做测试和GPS定位，每天都要在地形复杂的场地中徒步超过上万步。高原气候多变，夏季多雨，冬季多雪，还常伴有大风冰雹等极端天气，这都增加了野外工作的难度。侯超的手机里至今还存有不少队员的工作照，穿水裤、躺雪地、趴巨石，“有些记忆，我永远忘不了。”

　　今年5月，科研人员通过“拉索”在银河系内发现大量超高能宇宙加速器，并记录到最高1.4拍电子伏伽马光子(拍=千万亿)，这是人类观测到的最高能量光子，改变了人类对银河系的传统认知，开启了“超高能伽马天文学”的时代。

　　10月17日，“拉索”通过了验收专家组的工艺验收。专家组认为，观测站充分利用世界屋脊的高海拔地理优势，成为世界上规模最大、灵敏度最高的超高能伽马射线巡天望远镜和能量覆盖最宽广的国际领先的宇宙线观测站。

　　10月21日至27日，国家“十三五”科技创新成就展在北京举行，“拉索”在基础研究展区上向观众们展示了探索宇宙取得的创新成绩。（部分图片由中科院高能所提供）