杨 洁  张 闻

　　在浩渺无垠的太空深处，存在着大量来自宇宙空间的高能粒子，它携带着物理学家终其一生渴望揭开的关于宇宙中遥远星体的奥秘，以接近光速的速度飞行，像雨点一样散落在地球上，留下来自宇宙的蛛丝马迹。

　　为了收集“宇宙线雨”，探究宇宙起源、天体演化、太阳活动及地球空间环境等重要科学信息，中国科学院高能物理研究所在四川省甘孜州稻城县平均海拔4410米的海子山上，修建了以宇宙线观测研究为核心的大型高海拔宇宙线观测站：LHAASO（Large High Altitude Air Shower Observatory），译为“拉索”，在藏语中，拉索主要用作敬语，表示好事的发生或胜利。“2018年，拉索开始建设，2023年5月顺利通过国家验收，投入正式运行，再加上前期的预先研究，至今这个项目已持续了十多年。”中国科学院高能物理研究所副研究员、拉索合作组成员李骢说。

　　十多年的运行期间，拉索诞生了一系列突破性科研成果。2024年，一项来自拉索的成果再次震惊科研界。科学家利用拉索在天鹅座恒星形成区发现了一个巨型超高能伽马射线泡状结构，并从中找到了能量高于1亿亿电子伏宇宙线起源的候选天体。这是迄今人类能够定位的第一个超级宇宙线加速源。相关成果于2月26日在学术期刊《科学通报》以封面文章形式发表。国际公认，至少未来10年的超高能伽马射线天文学研究属于中国的拉索。

探秘宇宙线

　　天高地迥，觉宇宙之无穷。宇宙中的奥秘那么多，我们为什么要研究宇宙线？

　　宇宙线又被称作“银河陨石”，或者叫作传递宇宙大事件的“信使”，主要由氢核、氦核、铁核等多种元素的原子核组成，并包括少量正负电子，是人类目前能从宇宙深处获得的唯一物质样本。

　　1912年，宇宙线被奥地利科学家赫斯发现。110多年来，宇宙线相关探索研究已产生数枚诺贝尔奖牌，但依然有众多谜题待解，宇宙线起源被国际物理学界列为“新世纪11个科学问题”之一。“多年来，人类发明了对撞机这一现代科学中最庞大、最先进的实验设备之一，利用它人类可以加速带电粒子，但是宇宙线的能量其实比人类发明的加速器加速的粒子能量要高很多，可能上亿倍或者更高量级。”李骢说。

　　宇宙线为何这么难以捕捉？

　　事实上，高能宇宙线的能量跨度为109～1020电子伏特，能量越高的宇宙线，代表着越剧烈的宇宙活动。但是，能量越高的宇宙线就越稀少。“此外，我们的银河系中存在磁场，宇宙线多为带电粒子，受到磁场的影响，它们在传输到地球的过程中会有所偏转，等到达地球时早已失去了原初的方向信息，所以无法反推它源自何方。”李骢解释说。

　　尽管寻找宇宙线来源困难重重，但中国的科学家从未放弃努力。

从羊八井到海子山

　　时间追溯到2008年。

　　这一年，中国科学院高能物理研究所研究员曹臻接到通知：国家在开展“十二五”大科学装置规划，你们可以考虑提出一个大的宇宙线项目。

　　虽然我国的宇宙线研究早在1949年就已经开始，但直到20世纪70年代，实验室才进入“可用的状态”。20世纪80年代，留学日本的中国科学院高能物理研究所研究员谭有恒在见到日本先进的综合性空气簇射阵列后，产生了在中国建设世界级宇宙线观测基地的想法。1989年，谭有恒等人提出在西藏建立第一代伽马天文学探测基地——羊八井宇宙线国际观测站。自此，我国开始在西藏羊八井国际宇宙线观测站与日本的合作，但因为当时我国科学技术水平不足，整个研究几乎被日方主导。

　　为了打破国外的技术限制，打造属于中国的以宇宙线观测研究为核心的大科学装置，2009年中国科学院高能物理研究所提出建设大型高海拔宇宙线观测站——拉索。“2012年，我还在云南大学读大四的时候，就有幸接触到了拉索项目并开始参与缪子探测器的预先研究工作，之后2013年我来到中国科学院高能物理研究所，师从拉索项目副经理兼总工艺师何会海研究员从事科研工作，并正式加入拉索合作组。”李骢说。

　　2018年，拉索开始正式投入建设。彼时，27岁的李骢作为缪子探测器现场安装组的组长，带领一支小团队几乎每年都要花费两到三个月的时间，前往现场参与相关工程实践。“最开始的时候，我们主要在西藏羊八井测试单个探测器的性能，后边单个探测器没有问题了，就会去四川稻城海子山进行批量安装。”

　　海子山为雅砻江和金沙江的分水岭，系横断山脉—沙鲁里山脉山峰，平均海拔为4410米。那里地貌复杂，高寒缺氧，每当上山进行探测器安装时，团队成员都要经受难以承受的身体和精神煎熬。“2018年我们上山安装时，就遇到了现场信号与预期不符的问题。由于当时已经是10月，工期又比较紧，我们必须抓紧一切时间投入工作，早上九十点上山，晚上10点左右可能还没下来，天气不好遇到大雪封山更是家常便饭，就这样连续奋战了一个月，终于把问题解决了。”李骢说。

　　如今，拉索这个以宇宙线观测研究为核心的国家重大科技基础设施矗立在海子山上，为世界瞩目。

　　从高空俯瞰，拉索像是一枚外圆内方的“铜钱”。中间主体建筑像一个“品”字，主要由78000平方米的水切伦科夫探测器阵列组成，是世界上面积最大的人工水体探测器，相当于6个足球场大小，其纯净水体为35万吨，相当于190个标准泳池水量。围绕着“品”字，有1188个土堆，这是缪子探测器。土堆空隙处，点缀着5216个电磁粒子探测器，为防日晒雨淋，上面罩着白布或绿布；在这片广袤场地的一角，还有18台广角切伦科夫望远镜时刻进行着宇宙观测。

　　“拉索”从建设期间就开展观测，之后的成果涌现与技术突破犹如“雨后春笋”。

　　2021年5月17日，拉索国际合作组在《自然》发表成果。他们在银河系内发现大量超高能宇宙加速器，推翻了曾经被广为认可的“能量截断”，由此开启“超高能伽马天文学”时代。

　　不到两个月后，他们又在《科学》杂志上发表成果，精确测量高能天文学标准烛光的亮度，挑战高能天体物理中电子加速的“标准模型”。

　　2023年6月9日，拉索对命名为GRB 221009A的迄今最亮伽马射线暴的最新观测研究成果，在线发表于《科学》杂志，首次完整记录了大质量恒星死亡瞬间万亿电子伏特伽马射线爆发全过程。多年来，拉索不断用它的科研成果将世界征服。

从落后到领跑

　　曾几何时，拉索建设之初并不受世界瞩目。拉索项目组成员在参加一些国际会议时，国际同行基本上都持有一种怀疑的态度，不相信中国能够成功建成这一世界级科研项目。然而，中国拉索合作组成员，用行动和实力证明了我国科研技术发展水平。“拉索建成之后，我们再去国外作报告，发现大家的态度就不一样了，从开始的质疑、怀疑到慢慢比较认可、期待，都与我国科研人员十几载的奋斗与努力脱不开关系。”李骢说。

　　现如今的拉索与世界同类装置相比，它海拔最高、规模最大、灵敏度最强。目前，“拉索”面向国内外全面开放共享，已有28个天体物理研究机构成为其国际合作组成员单位。未来，拉索还将在包括宇宙线起源、伽马暴、伽马射线暴及黑洞物理等领域继续发光发热，将我国的天体物理发展推向新的高度。

　　大国竞争，是科学技术的竞争。如今，中国的拉索已经成为世界各国竞相超越的目标。“未来，欧洲和美国要在南半球建设一个跟拉索类似的实验装置，我们面临的挑战还有很多。”李骢说。今后，随着更多新生力量加入拉索合作组，他相信中国在天体物理领域还有更大突破，中国科学家与宇宙线之间的故事还将未完待续。