四川稻城,海拔4410米的海子山,高海拔宇宙线观测站(拉索)在这里建成投用。500公里之外的成都,宇宙线研究的“最强大脑”——天府宇宙线研究中心解读着这些来自宇宙的“密码”。
在人类文明的长河中,对宇宙的探索从未停止。在稻城海子山,有这样一群仰望星空的人,他们深耕于1.36平方公里的群山之中,往返于北京、成都、稻城三地数千公里之间。数十年如一日,用科学叩问深空,打开人类高能宇宙新世界,因为他们坚信,世界将会在这里看到一个全新的宇宙。
明亮的眼睛
解码宇宙射线
建起海拔最高规模最大观测站
浩瀚宇宙中,无数粒子正以光速造访地球,这些“天外来物”就是宇宙射线。而位于稻城海子山的拉索正昼夜不停地收集并解码这些来自外太空的“神秘信件”。
宇宙射线是来自地球以外广袤空间的微观粒子。这些肉眼看不见的“信件”中蕴藏着宇宙密码——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,而破译这些“密码”,科学家们将能够逐步揭开宇宙神秘面纱,为人类对宇宙的认知带来革命性的突破。
要解码“宇宙线”,首先得要“看到”,那就需要一双灵敏且明亮的“眼睛”,而拉索正是这双可以看穿宇宙的“眼睛”。
拉索这双“眼睛”,有1.36平方公里大,由5216个电磁粒子探测器和1188个缪子探测器组成的一平方公里地面簇射粒子阵列、78000平方米水切伦科夫探测器阵列、18台广角切伦科夫望远镜交错排布组成的复合阵列组成。
“我们建成了世界海拔最高、灵敏度最强、规模最大的宇宙线观测站,这是一双极为明亮的‘眼睛’。”中国科学院院士、拉索首席科学家曹臻如是形容。
自那之后,拉索的观测成果层出不穷——从完整记录迄今最亮伽马暴高能辐射全过程,到发现宇宙线加速源,再到最近一次发现仙后座A超新星遗迹伽马射线能谱上的新结构,一次又一次地刷新着人类对宇宙认知的边界。
惊喜的发现
拉索完整记录下
穿越24亿光年的“宇宙烟花”
10年前,一群来自北京的科学家背着行囊上山了。他们清理漂砾、平整土地,为拉索腾出190个足球场那么大的地盘。10年后,拉索不分昼夜地望向宇宙,让观测数据从海子山出发,向世界各地“输送”。
作为建设拉索的第一批“拓荒者”,他们每年有一大半时间在海子山上建装置。拉索项目基础运行负责人吴超勇就是其中之一,他曾一年超过300天都与拉索“肩并肩”。
起初,有人质疑:“你们花这么多钱建这个东西,没准儿将来啥也看不见。”就算是此前在西藏羊八井国际宇宙线观测站工作过的吴超勇也一样心里打鼓。但成果一出来,一切的不放心都烟消云散了。
“2022年10月9日21时17分,我们捕捉到了穿越24亿光年而来的迄今最亮的伽马射线暴(编号GRB221009A)……”快过去3年时间了,吴超勇依旧精确记得这次具有划时代意义的“宇宙烟花”观测成果。
“当时曾一起在羊八井宇宙线观测站共事的意大利都灵大学的Piero Vallania教授花了30年都没有等到的史上最亮伽马射线暴,被拉索捕捉到且完整记录,我们运气太好了。”吴超勇坦言道。用曹臻的话来说,“就像宇宙中有人打开了一支手电筒,恰好就照在我们身上。”
那凭什么运气都站在拉索这一边?不难猜,运气背后是拉索的硬实力。
“实现全天候24小时不间断、宽视场捕捉甚高能宇宙线,全靠这个总面积78000平方米大的‘大水池’,里面放满了光电倍增管,极大地扩展了观测能力。”中国科学院高能物理研究所助理研究员游晓浩指向位于拉索项目正中央的大水池,这是迄今为止世界上面积和体积最大的人工水切伦科夫探测装置,史上最亮伽马射线暴的观测成果正是出自它之手。
在500公里之外的成都,2023年建成天府宇宙线研究中心,是宇宙线研究的“最强大脑”,在这里将拉索收集到的数据进行验证、分析,为人类认知宇宙带来革命性突破。
在吴超勇、游晓浩等科研人员眼中,拉索不仅仅是一座冰冷的科学装置,更是无数科研人员心血与智慧的结晶。
拉索的每一次科研进展、每发表的一篇文章,都承载并见证着全世界科学家们探索未知宇宙的热情与梦想。
开放的大门
各国科学家纷至沓来
前沿成果有望从成都走向世界
正因为拉索的“睁眼”,全世界的宇宙线研究者都将目光投向了中国。而位于成都的天府宇宙线研究中心,这个解读宇宙密码的“最强大脑”,自然而然成为各国科学家纷至沓来的首站目的地。
“在我们这里,有从日本、意大利过来长期驻扎做成果研究的科学家,也有从巴基斯坦过来学习的研究生,还有从世界各地前来开会的国际合作组成员……拉索面向世界全面开放共享。”天府宇宙线研究中心博士后孙秦宁说道。
拉索采用通用国际合作模式,实现设施平台与观测数据的开放共享。目前,已有来自中国、法国、泰国、俄罗斯、巴基斯坦等国家的32个天体物理研究机构成为拉索的国际合作组成员单位,成员约300人。
其实,以天府宇宙线研究中心为载体,发展“稻城观测+成都研究”的模式由来已久。稻城海拔高,作为观测基地有着得天独厚的条件。在成都开展相关的数据分析、研讨和国际交流,会更加便利。打个比方,稻城是宇宙线观测的“眼睛”,而成都就是学术交流和保障运行的“大脑”,不管科学研究还是国际合作,眼睛、大脑都一起“打配合”。
“只有更广泛地开展合作才能集合科研力量、拓展科研范围,最大限度地发挥拉索的效能,为人类获得更多科研成果。”曹臻表示,每年会在成都举行至少2次合作组相关会议,吸引国际相关专家来蓉开展科学研究、讨论交流,一大批宇宙线前沿科学成果有望从成都走向世界。
“从2008年开始预先研究,到2023年拉索最终通过国家的正式验收,15年的时间里,我们就像养自己的孩子一样,一天天看着拉索长大。心中没有辛苦,有的只是一种幸福。这份辛苦付出,也恰恰来自内心的那一丝喜爱。”中国科学院高能物理研究所研究员何会海在一次演讲中真情流露道。
正是他们悉心呵护的孩子,让中国在宇宙线领域的研究,实现从跟跑到领跑的转变。
如今他们就像是探路的先锋,从海子山再度出发,在实现科技自立自强的征程中,翻越下一座更高更险的山峰。(成都日报锦观新闻记者 黄雪松 受访者供图)