作者:郑寰宇
5 月10 日,位于四川省稻城县海子山的宇宙线观测站(Large High Altitude Air Shower Observatory,LHAASO,“拉索”)顺利通过国家验收。
在浩瀚的宇宙中,除了肉眼可见的光,还有无数人们肉眼看不见的微观粒子,它们就是宇宙线。宇宙线主要由氢核、氦核、铁核等多种元素的原子核组成,其中也包括少量正负电子。它们或来自于现存的恒星或黑洞,或在宇宙诞生之时就产生。因此,宇宙线携带着宇宙起源、天体演化、恒星活动的重要信息,被形象地称为宇宙“信使”。
宇宙线是人类目前能从宇宙深处获得的唯一物质样本。对它的研究深度,代表着一个国家粒子天体物理学的研究水平。
宇宙线每时每刻都像雨一样降临地球,而“拉索”则像一个大型集雨装置。科学家们通过收集“粒子雨”来研究宇宙的状况
“拉索”建在海拔 4400 多米的海子山上,占地面积约 1.3 平方公里。这里大气较薄,有利于宇宙线的穿透,而且交通便利,距稻城亚丁机场仅 10 公里,距最近的国道仅百米。附近水、电俱全,光纤设施完善,能确保海量数据高速地传往北京。
据“拉索”首席科学家、中科院高能物理所研究员曹臻介绍,“拉索”创造了三项“世界之最”:
它是世界上最灵敏的超高能伽马射线探测装置,这意味着“拉索”能“看到”最多的可能性和开展最精细的研究。
它是世界上灵敏度最高的甚高能伽马射线源巡天普查望远镜,这意味着“拉索”可对宇宙进行“普查”,找到更多的“源”。
它是能量覆盖范围最宽的超高能宇宙线复合式立体测量系统,这意味着“拉索”可对到达地球的宇宙线,做精细的区分并进行最宽广能谱的测量。“拉索”超高的灵敏度,已使它取得了“雨后春笋”般的突破性成果。
“拉索”完整记录大质量恒星死亡瞬间万亿电子伏特伽马射线爆发全过程示意图
2021年5月,在银河系内发现大量超高能宇宙加速器天体,记录到人类观测到的最高能量光子,能量高达 1400万亿电子伏,为人类开启了“超高能伽马天文学时代”。
2021年7月,精确测量了被称为高能天文学“标准烛光”的蟹状星云的亮度。
2022 年10月9日21点17分,地球接到了宇宙深处传来的、史上最亮的伽马射线暴,爆发持续了20分钟,一分不落、不偏不倚地被“拉索”捕捉到。“拉索”成为全球唯一一个探测到这场伽马射线暴的地面探测器。“就像宇宙中有人打开了一支手电筒,恰好就照在我们身上。”曹臻说。
在国家验收之前,基于“拉索”发表的期刊论文已有 215 篇,会议论文 156 篇。一次,一位国际同行拉住曹臻说:“这不公平,老天爷对你们也太好了,我们干了 20 年,什么也没看着。”“只有做出世界一流的科学成果,我们才有话语权。”曹臻说。“拉索”发现的每一个问题的解决都可能带来人们对物质世界基本规律的突破性认识。
茫茫宇宙,正回荡着中国人响亮的声音。“拉索”是我国重大科技基础设施建设成就的一个缩影。作为“国之重器”,“拉索”已成为我国科技强国建设的重要组成部分,有力地支撑着国家创新高地建设的战略布局。