時代光影 百部川揚|《帶您一窺全球最大、靈敏度最高的宇宙線觀測站》

這片方圓1.36平方公里的雪域荒原上建有一項國家重大科技基礎設施，安裝有先進靈敏的探測器陣列，只為探索一個世紀難題——高能宇宙線起源。它的名字叫“拉索”（LHAASO），全稱是高海拔宇宙線觀測站。觀測站探測陣列由三部分構成：5195個電磁粒子探測器和1188個繆子探測器組成的地面簇射粒子陣列；7.8萬平方米水切倫科夫探測器，分為3120個探測單元；18台廣角切倫科夫望遠鏡。“拉索”主體工程于2017年11月動工，2021年7月完成全陣列建設並投入運作，2021年10月17日通過工藝驗收。

10月11日，放眼望去，觀測基地周邊均勻分佈著壯觀的土堆，這就是繆子探測器。每個土堆大概有36平方米大小，土堆下是一個直徑6.8米、高1.2米的混凝土罐體，罐體中放置了裝有超純水的高反射率水袋。

宇宙線是來自外太空高能粒子流的總稱。這些人類肉眼看不見的天外來客又被稱為“宇宙信使”，它們攜帶著宇宙起源、天體演化、太陽活動及地球空間環境等重要科學資訊。研究宇宙線及其起源是人類探測宇宙的重要途徑。“拉索”項目首席科學家、中國科學院高能物理所研究員曹臻説，自1912年人類發現宇宙線以來，研究宇宙線的努力就從未中斷過。從1954年開始，我國科研人員就正式開啟了對宇宙線的研究。由於宇宙線能量越高就越稀少，需要更大規模的探測器才有可能把它“捕獲”，這讓科學家們把目光轉向了高山實驗。高山實驗能夠充分利用大氣作為探測介質在地面上進行觀測，對於超高能量的宇宙線觀測，目前這是唯一手段。建在海子山的“拉索”是我國第三代高山宇宙線實驗室。

10月11日，無人機航拍的水切倫科夫探測器陣列，探測器總面積為7.8萬平方米，由兩個150米×150米和一個300米×110米水池組成。

宇宙線聽上去很神秘，其實它就在我們身邊。“每秒有幾百個宇宙線繆子穿過人類的身體，只不過人類看不見，摸不著。”侯超説，“拉索”就是捕捉宇宙線的神器。這個由各類探測器交錯排布組成的神器已經建成並投入科學運作，它們成為海子山上一道獨特的風景。

10月11日，管理員正通過控制終端打開廣角切倫科夫望遠鏡，它是用來探測高能宇宙線或高能Y射線通過簇射在大氣中産生的切倫科夫光或熒光。

高原建設異常艱辛，在高寒缺氧、氣候惡劣、物資匱乏等極端條件下，工程建設人員和科研人員們迎難而上。在海拔4410米的海子山建設、安裝、調試這些探測器，其施工難度之大可想而知，每一項工作都是對建設者的心理和體能的大考。作為水切倫科夫探測器陣列的科研人員，劉成對此是深有體會。這個用於探測宇宙射線和伽馬射線的陣列由3個水池組成，蓄有凈水35萬噸。安裝測試工作主要是在水池內進行，工作人員除了要克服高海拔缺氧帶來的挑戰外，日復一日的拉水管、抬水泵、排水及佈置線纜等工作更是對毅力的挑戰。冬季，水池內平均溫度在零下三攝氏度，在這樣的環境下將水中設備調試好，酸爽的程度只有試過才知。

10月16日，科研人員在水切倫科夫探測器水池中安裝光電倍增管，它們被固定“懸”在水下，接收“散落”水中且産生切倫科夫光的宇宙線。

在1.36平方公里的荒原中安裝調試5000多個電磁粒子探測器是侯超和她所在的團隊要完成的工作。剛到海子山工作時侯超很不適應，強烈的高反讓她經常性地頭疼和失眠。為了保證探測器安裝到位並正常運作，科研人員需要對每台探測器做測試和GPS定位，每天都要在地形複雜的場地中徒步超過上萬步。高原氣候多變，夏季多雨，冬季多雪，還常伴有大風冰雹等極端天氣，這都增加了野外工作的難度。侯超的手機裏至今還存有不少隊員的工作照，穿水褲、躺雪地、趴巨石，“有些記憶，我永遠忘不了。”

2018年8月14日，科研人員在海子山上安裝觀測儀器。

今年5月，科研人員通過“拉索”在銀河系內發現大量超高能宇宙加速器，並記錄到最高1.4拍電子伏伽馬光子(拍=千萬億)，這是人類觀測到的最高能量光子，改變了人類對銀河系的傳統認知，開啟了“超高能伽馬天文學”的時代。

2020年5月15日，科研人員匍匐在巨石上安裝電磁粒子探測器。

10月11日傍晚，科研人員正在調試繆子探測器儀器。

10月14日，中科院高能所副研究員劉佳在投入使用電磁粒子探測器陣列上豎起了大拇指，列陣是整個團隊耗時4年安裝完成。

10月17日，“拉索”通過了驗收專家組的工藝驗收。專家組認為，觀測站充分利用世界屋脊的高海拔地理優勢，成為世界上規模最大、靈敏度最高的超高能伽馬射線巡天望遠鏡和能量覆蓋最寬廣的國際領先的宇宙線觀測站。

10月21日至27日，國家“十三五”科技創新成就展在北京舉行，“拉索”在基礎研究展區上向觀眾們展示了探索宇宙取得的創新成績。