追宇宙线的人

黄海华

宇宙线是什么？

它以光速行进，每秒钟都在穿越我们的身体。

绝大多数宇宙线会在星际磁场中偏转，到达地球时失去最初的方向信息，因此无法反推其“源”的方向。这一“世纪之谜”在2014年被国际物理学界列为“新世纪11个科学问题”之一。

在海拔4410米的四川海子山，中国科学家追着宇宙线而来，从原始无人区到“科研无人区”，高海拔宇宙线观测站研制团队建造了一个工程奇迹——“高海拔宇宙线观测站”（lhaaso，简称“拉索”），它占地面积约1.36平方公里，相当于190个足球场大小。

“拉索”的运行，刷新了人类探测得到的最高能量光子纪录，开启了“超高能伽马天文学时代”。国际公认，至少未来十年的高能伽马射线天文学研究属于中国的“拉索”。

急迫

如果用一个词来形容“拉索”首席科学家、项目经理曹臻当初提出“拉索”构想时的心情，那么“急迫”这个词再贴切不过。

那是在2009年的北京香山科学会议上，欧洲在三年前就提出了同领域另一种方式的观测计划，打算建设一个100台望远镜的阵列。

中国科学家的这种急迫，始于更早时。1954年，在海拔3180米的云南落雪山，建立了我国第一个高山宇宙线实验室。1989年至2000年，在海拔4300米的西藏羊八井相继启动了中日合作、中意合作宇宙线探测实验。

高山见证了中国科学家一次次对宇宙线的追逐。但历史有其自身规律，那时候中国的“研究与开发”总投入无法与当下同日而语，工业体系也不如现在完备。就连当时国际上最具代表性的羊八井宇宙线观测站，也只是一个小于2万平方米的单一探测器。

直到2009年，机会来了——“拉索”构想激发了学界的共鸣。

在申请立项的同时，选址工作也在同步进行。高海拔地区对于宇宙线的观测得天独厚，能够捕捉到最多粒子，而全世界在海拔4000米有基础设施条件的地方本就不多，一是青藏高原，二是南美的安第斯山脉。“拉索”团队在五年里跑遍了西藏、青海、云南、四川等地。

曹臻第一次到四川海子山踏勘时就遇到了狼，“它就在山头上蹲着，几乎每个夜晚都能听见狼叫声”。

明明是苦寒之地，四川海子山为何被科学家相中？曹臻说：“交通便利，距最近的国道仅百米之遥，距稻城亚丁机场10公里。光纤网距站址200米，确保了海量数据的收集和传输。地势平坦，最大落差处仅30米，便于探测器阵列的布局与安装。还有着丰富的优质水源。”

2015年最后一天，辞旧迎新之际，“拉索”获国家发展改革委批复立项。这偶然地契合了几年后“超高能伽马天文学”序幕的开启。

奇迹

建设“拉索”期间最多时有600多个工人同场作业，这让国外天文学界颇为吃惊。毋庸置疑，“拉索”本身就已是一个工程上的奇迹。它由三大阵列组成，若从高空俯瞰，它像是一枚外圆内方的铜钱。

行走在这三个阵列之间，既感叹这一科学装置之“大”，更感佩中国科学家为探究前沿科学问题的投入之“深”。

一脸黝黑的“拉索”项目副经理兼总工艺师、中国科学院高能所研究员何会海，身着一件蓝马甲，背上写着“4410米”。这像是一种无声的提醒，在海拔4410米处，说话是体力劳动，跑跳是危险行为，就连一呼一吸甚至也成为被关注的事情。

科研人员都拼了。“有同事一年在山上待了300多天，因为要盯现场。后来只能硬性规定一次上山绝不许超过两个月。我们每个人都有一个箱子，随时准备出差，抬起脚说走就能走。”何会海说。“拉索”的零部件都是非标产品，作为总工艺师，何会海几乎跑遍了中标的70个厂家，行程最紧时曾经20天出了12趟差。

“无论有多大的困难，都要去克服……克服就是要去做这个做不了的事情。”在海子山上，有一块木牌写着这样的话。曹臻回忆，当时在铺设缪子探测器时，山顶上也布局了几个，但由于施工太困难，一开始放弃了，后来发现这对观测有很大影响，于是提出“再困难也要干”。

因为海子山冬季太冷，无法进行基建施工，于是设备安装就被安排在了冬季。“这里的最低温度是零下35摄氏度，我在咬牙坚持的时候，看看旁边的同事，他也在咬牙坚持。于是，我们继续咬牙坚持。”中国科学院高能所副研究员刘成说，至今留存在他心底的并不是工作多么辛苦，而是那漫天飞舞的雪花。

突破

一个大科学装置的建设，往往会带来诸多技术突破，甚至是跨越。

就拿水切伦科夫探测器阵列来说，“原本世界上只有一家公司能生产这一设备，我国北方夜视公司与中国科学院高能所合作将其国产化，并将时间响应提高了三倍，在世界上属于首创。”中科院高能所研究员陈明君说。

记得《爱丽丝梦游仙境》里的兔子先生吗？它浑身挂满了表，任意时刻可以同时出现在多个地方。“‘拉索阵列有上万个单元，相当于有上万块表，我们在世界上首次将‘对表精度控制在了0.2纳秒，这样可以精确地计算宇宙线入射方向。”何会海说。

18台蓝色望远镜，是高原上的一抹亮色。即使在有月亮（甚至是满月）的晚上，它们也能如常观测，突破了传统切伦科夫望远镜无法在月夜工作的“短板”，实现有效观测时间的成倍增长。

2460公里，这是从海子山到地处北京的中国科学院高能所的距离。建在海子山上的数据中心竟然可以做到“无人值守”，而且科研人员采用特殊的数据筛选技术，对海量数据进行无损压缩，实现了跨越2460公里的数据实时传输。“早些年在西藏羊八井时，我们的数据传输主要靠邮寄磁带，三个月寄一次。现在‘拉索不仅可以实时传输，还能远程在线维护。”何会海说。

宇宙

“我现在的心情很兴奋，因为出了这么多突破性成果。”曹臻说，相比提出“拉索”构想时的“急迫”，现在的他更加“从容”。而当时欧洲计划做一个100台望远镜的阵列，至今只造了一台望远镜。

“拉索”打开了观测宇宙最高能量的一扇窗，国际天体物理会议现在逢会必谈“拉索”。

天文学上，当探测器灵敏度上升到一个新高度，人们会看到一个新宇宙，这是可期的。但它具体什么样子，是不可期的。

“我们的文明是最古老的文明之一，但现在的宇宙观没有中国人的贡献。只有做出世界一流的科学成果，关于宇宙的构成和解释，我们才有话语权。我们是‘拉索的建造人，因此是最懂‘拉索的人，理应做出最好的成果。这群追宇宙线的人说。

（摘自《解放日报》）