“拉索”時刻捕捉著來自宇宙深處的信息

高海拔宇宙線觀測站“拉索”通過國家驗收，投入正式運行

　　2023年5月，稻城海子山，在平均海拔4410米的高原上，一座佔地面積1.36平方公里的大科學裝置正觀測著來自宇宙空間中高能粒子的“脈動”，將觀測到的宇宙線“密鑰”實時傳輸回位於成都和北京的“大本營”，以每年産生13PB數據量的速度“載入”著揭開宇宙線起源“世紀之謎”以及空間科學研究的“進度條”。

　　5月10日，國家重大科技基礎設施高海拔宇宙線觀測站“拉索”（LHAASO）順利通過國家驗收，投入正式運行。這個世界上海拔最高、規模最大、最為靈敏的“拉索”開啟了“超高能伽馬天文學”時代，為系統開展高能宇宙線物理、極端條件下高能天體輻射及新物理研究提供“大科學”支撐。

　　用微觀粒子破譯“宇宙密碼”

　　浩瀚宇宙中，除了星月之外，還隱藏著無數粒子正以光速時刻造訪地球。它們就是宇宙射線。宇宙射線是來自地球以外廣袤空間的微觀粒子。這些肉眼看不見的“宇宙密碼”，蘊含著宇宙起源、天體演化、太陽活動及地球空間環境等重要科學信息，“破譯密碼”是人類探索宇宙及其演化的重要途徑之一。

　　“宇宙線粒子進入大氣層後，會和大氣中的原子核發生相互作用産生許多次級粒子，落在地面時就像粒子‘陣雨’。”中國科學院高能物理研究所研究員、“拉索”項目副經理兼總工藝師何會海介紹説，這些次級粒子將繼續與大氣中的原子核發生作用産生新的次級粒子的過程稱為廣延空氣簇射（EAS）。“‘拉索’就像一個大型‘集雨’裝置，通過對粒子‘陣雨’的分析，反推原初宇宙線粒子的性質，開展伽馬天文觀測、宇宙線成分與能譜精確測量、暗物質探索等科學研究。”

　　“拉索”首席科學家、中科院高能物理研究所研究員曹臻説道，宇宙線觀測需要高海拔，儘量降低大氣層的影響，同時與光學天文觀測一樣，還需要非常優秀的大氣積分水汽含量和光污染環境指標，以便捕捉高能粒子和光子的蹤跡。

　　完成多項關鍵核心技術攻關

　　一邊加緊工程建設，一邊産出創新成果。“拉索”項目團隊通過自主創新和國際合作，完成了多項關鍵核心技術攻關。

　　“在‘拉索’僅建成1/2規模的時候，用不到一年的觀測數據，就將超高能伽馬射線源數量提升到了12個，甚至發現了1.4PeV的伽馬光子，這是人類迄今為止探測到的最高能量光子。”曹臻指著“拉索”現已建成的世界上最靈敏的超高能伽馬射線探測裝置，介紹著它的“偉績”。

　　“拉索”建設期間即開展觀測，成果涌現與技術突破猶如“雨後春筍”。基於其超高的探測靈敏度，“拉索”在初步運行期間已經取得多項突破性的重大科學成果。首次在大視場成像切倫科夫望遠鏡中大規模使用新型硅光電管，改變了這類望遠鏡不能在月夜工作的傳統觀測模式，實現了有效觀測時間的成倍增長；發展了基於“小白兔”技術、適應4000米以上高海拔野外工況的大面積、多節點、高精度時鐘同步技術，遠距離同步精度提升到0.2納秒，達到國際領先水準；採用特殊的數據篩選技術，對海量數據進行無損壓縮，實現從海子山到高能所的實時數據傳輸……

　　成都創新力量發揮重要作用

　　在“拉索”建設過程中，成都創新力量不僅參與其中，還發揮著重要作用。“四川大學、西南交通大學等眾多在蓉高校都積極參與到“拉索”的建設中，作出了很大的貢獻。”曹臻表示，像成都勘測設計研究院有限公司參與建設的水切倫科夫探測器陣列（WCDA）水池，實現了多項技術突破，也為“拉索”的正常運行提供了有力的保障。

　　比如，西南交通大學承擔了廣角切倫科夫望遠鏡陣列（WFCTA）鐳射標定和大氣監測系統的建設任務，完成了3套鐳射標定系統的遠程控制運行設計。

　　重大科技基礎設施，正成為成都集聚科創資源的“強磁鐵”。就在3個月前，天府宇宙線研究中心（以下簡稱“中心”）在成都正式揭牌，中心依託“拉索”開展科學研究，將凝聚相關領域的頂尖隊伍，支撐其科學運行，深度開展相關研究，為解開宇宙線起源這一“世紀之謎”提供重要的科學支撐。“中心將整合國內一流的粒子天體物理學者，産出更多原創成果，也將依託中心佈局更多科技基礎設施，進一步拓展我國宇宙線研究領域。”中科院高能所研究員、天府宇宙線研究中心副主任張壽山表示。

　　創新探索“稻城觀測+成都研究”發展模式，中科院成都分院將為中心在宇宙學、粒子物理、空間環境等交叉研究領域提供綜合平臺。“一方面，天府宇宙線研究中心將與中科院高能所共同承擔起‘拉索’數據分析的重任，開展前沿科學研究；另一方面，中心將開展大量的學術交流活動，成為重要的學術交流平臺。”曹臻表示，“拉索”面向國內外全面開放共享，預計每年會在蓉舉行至少2次合作組相關會議，吸引國際相關專家來蓉開展科學研究、討論交流，一大批宇宙線前沿科學成果有望從成都走向世界。

　　此外，曹臻透露，中心還將利用成都科學城創新資源集聚的優勢，進行探測器技術研發和儲備，為將來的大科學裝置和更高的科學目標做準備，與此同時，天府宇宙線研究中心還將充分利用自身創新資源，開展豐富的科普活動，面向公眾普及宇宙知識，埋下科學夢想的“種子”。

　　成都日報錦觀新聞記者 黃雪松

　　中科院高能所供圖