探索宇宙射線 逐夢星辰大海——記河北師範大學物理學院崔樹旺教授

茫茫宇宙，浩瀚無垠。自古以來，人類對宇宙都充滿了無限遐想，隨著現代科技的快速發展，航空航太技術的成熟和應用，人類已經能夠飛出地球，真正去探索太空了。但是，以人類現代的技術水準，依然無法真正了解宇宙的全貌。比如，在太空深處，存在著大量高能粒子，它們接近光速飛行，像雨點一樣飛到地球上。這些高能粒子或許攜帶著關於宇宙中那些遙遠星體的資訊，它們是人類探索宇宙起源和演化的關鍵線索，成為人類研究宇宙高能物理的重要對象，這就是宇宙射線，全球無數物理學家都渴望一窺其中來自宇宙的蛛絲馬跡。

河北師範大學物理學院崔樹旺教授，就是其中一員，他的主要科研方向為宇宙射線與高能天體物理，研究內容包括基於高海拔宇宙線實驗的數據處理、物理分析和探測技術研究等方面。現已從事宇宙射線研究20多年，目前，作為西藏羊八井宇宙線國際合作中日ASγ實驗和中意ARGO實驗等國際合作實驗河北師範大學負責人，以及國家大科學裝置“高海拔宇宙線觀測（LHAASO）”項目河北師大團隊負責人，崔樹旺在科研和教學方面都取得了豐碩的成果，為我國宇宙射線的研究與高能天體物理的發展做出了重要貢獻。

不懈探索　創新突破

從小仰望星空的孩子，長大後必定與眾不同。和每一個男孩的童年一樣，崔樹旺從小也對於太空宇宙充滿了好奇，同時也驅動著他在學習中努力前行，他從小到大都成績優異，名列前茅。1992年，崔樹旺被保送河北師範大學物理系攻讀學位，1996年畢業後留校任政治輔導員、班主任，人生的轉捩點就從這裡開始了。

當崔樹旺看到坐落于西藏的國際宇宙線觀測站——西藏羊八井觀測站時，他瞬間被迷住了，而他也明白了自己的科研歸宿是宇宙探索。於是，他于1999年順利考入了中國科學院高能物理研究所粒子物理與核物理專業，並且開始碩博連讀。

2000年千禧之年，正在讀研二的崔樹旺，接到了羊八井國際合作宇宙線實驗站的一項重大的任務，前往西藏羊八井參與中日合作的廣延大氣簇射陣列（ASγ）升級標定，以及參與中意合作的全覆蓋探測陣列（ARGO）實驗1萬平方米的大廳建設，他意志堅定，不懼艱難，毅然踏上了海拔4300米的高原。

在羊八井觀測站的半年多時間裏，崔樹旺不僅學到了很多課堂上學不到的知識，更磨煉了他的體力和意志，為他後來開展科研工作打下了堅實的基礎。2003年，在導師胡紅波研究員的帶領下，崔樹旺發明瞭地面EAS實驗二維全天區掃描方法，率先實現了中日ASγ實驗的普天搜尋甚高能γ射線源。作為重要貢獻者之一，他通過研究宇宙射線大尺度各向異性工作，發現了宇宙線隨太陽系繞銀河系中心共轉的證據，該項成果發表于2006年10月出版的Science雜誌上，併入選了2006年中國科學院科技十大進展之一，作為中國科學家2006年最具代表性工作之首寫入“2007年科學發展報告”中。

2004年博士畢業後，崔樹旺回到了自己的母校河北師範大學，繼續從事宙射線研究工作，他開始組建團隊、申請項目，他克服了一切困難阻力，他的團隊逐漸壯大起來，科研工作也開始結出碩果，逐漸被更多人所熟知。2006年，作為合作組ARGO實驗安裝梯隊隊長，崔樹旺在4300海拔實驗基地經過4個月努力奮戰，帶領團隊完成中心“地毯”探測器最後23個CLUSTER的安裝工作，為順利通過科技部實驗驗收以及後期ARGO實驗的穩定運作做出了重要貢獻。

此外，崔樹旺還主導了在中日ASγ實驗、中意ARGO實驗對宇宙線大尺度各向異性分佈特性研究工作，在數據分析方法建立和物理機理研究等方面做出了獨特的工作。ARGO－YBJ實驗測量宇宙線分佈大尺度各向異性研究捕捉到23－24個太陽活動平靜期能量範圍最寬，結構最為精細的變化特徵，該項工作是ARGO－YBJ實驗一項重要物理結果，為理解宇宙射線各向異性分佈起因、建立理論模型、以及太陽系所處位置銀河磁場分佈結構構造理論模型提供了重要的實驗依據。

2008年，崔樹旺開始參與國家大科學裝置“高海拔宇宙線觀測站”實驗的預先研究，他帶領的河北師範大學宇宙線研究團隊是LHAASO項目預研和建設的骨幹力量。在前期研究工作中，崔樹旺團隊建立了LHAASO－KM2A陣列快速模擬程式，估算其對30TeV以上伽馬射線源的靈敏度，對其觀測高能射線源的能力預期做出了正確的判斷，對項目立項起到重要推動作用。通過自主創新，崔樹旺團隊承擔LHAASO－KM2A陣列電源研製項目，成功實現了一平方公里地面電磁粒子陣列電源系統在高海拔地區高性能的穩定運作，為項目實現工程目標奠定了堅實基礎。

2012年，崔樹旺帶領團隊加入了熱中子宇宙線研究團隊，2013年在羊八井ARGO實驗大廳搭建四台EN探測器將他們帶入了熱中子測量技術用於宇宙線探測的大門。此後，他們利用4－6年的時間，組裝16台熱中子探測器構成原型陣列，在西藏羊八井實驗基地運作，通過研究探測器高原運作的特性，為他們提供了的技術儲備，積累了豐富的經驗。2023年6月，稻城LHAASO實驗基地安裝的64台熱中子探測器構成ENDA陣列，由河北師範大學實驗團隊主導裝配和安裝，團隊參與的研究內也擴展到探測技術、標定、模擬和數據分析各個層面。崔樹旺表示，雖然距離物理難題的突破還有相當長的距離，在宇宙線簇射熱中子探測技術方面，已經具備了一定的理論基礎和實驗技術基礎，推動了LHAASO實驗未來發展技術拓展，得到了業內專家的認可。

通過緊密對接國家戰略需求，崔樹旺深度參與大科學裝置，實現了科研成果的高水準産出和科研能力的持續提升，同時展現了科研創新的引領作用和對高端人才培養的積極作用。他也先後獲得中國科學院頒發“高海拔宇宙線觀測站工程建設優秀團隊獎”和中科院成都分院頒發“國家大科學裝置建設重要貢獻獎”。

科普推廣　啟迪夢想

除了作為一名科研工作者，崔樹旺還是一名教師。其實，當時博士畢業後，崔樹旺本來有很多選擇，或去日本、義大利出國深造，或留在中科院高能所繼續科研，但他選擇了回母校從教。他説，“我喜歡當老師，我要做個好老師。站在講臺上，我心裏的聽眾始終少不了那個當年的自己。”對教育事業的熱愛，讓他始終牢記自己肩負的職責：科學研究、培養人才和服務社會。

崔樹旺主講的《線性代數與概率論》是物理專業學生們最喜愛的課程之一，他主講的通識課《現代天文學》更是全校各專業學生的熱門選擇。在教學中，他始終堅持“傳道、授業、解惑”的職責，課堂內外，他深入了解學生需求，把枯燥書本知識變成活潑的課堂故事，同時積極把教育科研成果轉化為課堂營養，有效的提高教學水準。

崔樹旺善於用學生樂於接受的方法來教書育人，他以其深厚的專業知識、富有激情的教學風格博得了學生們的喜愛。他的課堂內容非常豐富氛圍活躍，知識面寬廣，他總能站在學術的前沿，深入淺出地給學生傳授知識，並聯繫實際，教會學生如何學以致用，全面提高學生的學習能力，即使是文科生在他的課堂上都感受到了理科的魅力。

2013年，崔樹旺給自己定下了100場義務科普報告的目標，他決心用自己的行動逐步提升中小學生的科學素養，從小啟迪學生的科學精神，為基礎科學教育貢獻力量。而這10餘年來，崔樹旺踐行著自己的目標，現已先後多次在省內外近70余家學校義務科普宣講。從北京首都的東直門中學，到西藏拉薩第八中學，從石家莊市合作路小學到邢臺山區皇臺底初中，從全國知名的衡水中學、成都天府石室中學，到林芝西藏林學院遍及祖國各個角落。截至到2024年10月，他的科普報告場次已達到了106場，聽眾近十萬人，社會反響極為強烈。

孩子們對科學的渴望，激勵著崔樹旺不斷前行，他希望把科學知識傳遞給孩子們，點燃孩子的科學夢想，在更廣闊的土壤裏埋下科學的種子，長成參天大樹。他希望中小學生從報告中抓住“科學思維”，繞過他們走過的“彎路”，更加順利的追逐科研夢想。

春風化雨育桃李，潤物無聲傳薪火。在學業上，崔樹旺是嚴謹務實、精益求精的良師；在生活中，他是平易近人、幽默風趣的益友。他對學生無微不至的關懷，深受學生愛戴，他以自己的實際行動踐行了一名科研工作者對培養祖國科研力量的責任和擔當。正是由於這些優秀的成就和貢獻，讓他獲得了“全國優秀教師”、石家莊市“科普工作先進工作者”、河北新聞網科普活動的“陽光教師”、河北師範大學“魅力教師”等稱號。

仰望星空求真理，放眼宇宙探奧秘，堅持創新做科研，一腔熱血育桃李。這正是崔樹旺老師科研報國、教書育人的真實寫照。（文／李傑）