四川稻城高海拔宇宙線觀測(cè)站。新華社記者喻菲攝

　　新華社北京10月21日電（記者 喻菲）四川稻城4400米的海子山上，中國(guó)科學(xué)家正建設(shè)200個(gè)足球場(chǎng)大小的宇宙線觀測(cè)站，力圖捕捉大氣中的“粒子雨”，探索宇宙中最小與最大的世界。

　　工人和科研團(tuán)隊(duì)將星羅棋布的巨石炸開，在地面上挖掘出一個(gè)個(gè)大坑，建造了圓形鋼筋混凝土水池，安裝光電倍增管之后再覆蓋2.5米厚的泥土，形成一個(gè)個(gè)大土包——繆子探測(cè)器，土包周圍安裝了方盒子形狀的電磁粒子探測(cè)器。這兩種探測(cè)器總數(shù)將分別達(dá)到1171個(gè)和5000多個(gè)。

　　三座巨大平房覆蓋著超過三個(gè)“水立方”大小的地下水池，其中安裝3000多個(gè)水切倫科夫探測(cè)器，精確測(cè)量遙遠(yuǎn)星體產(chǎn)生的高能光子。周圍架設(shè)的12臺(tái)廣角切倫科夫望遠(yuǎn)鏡將用于最高能量的宇宙線能譜高精度測(cè)量。

　　高海拔宇宙線觀測(cè)站（LHAASO，音譯為“拉索”）首席科學(xué)家、中科院高能物理所研究員曹臻說，目前項(xiàng)目進(jìn)展順利，預(yù)計(jì)今年底將完成工程一半，2020年底基本建成。

　　宇宙高能“子彈”

　　廣袤宇宙中除了繁星，還隱藏一個(gè)秘密。無(wú)數(shù)粒子正以接近光的速度飛馳，它們就是宇宙線。

　　1912年奧地利物理學(xué)家維克多·赫斯意外發(fā)現(xiàn)了宇宙線。這些產(chǎn)生于宇宙深處的高能“子彈”，把人類對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)深入到粒子層面，并把無(wú)限小的微觀世界與無(wú)限大的宇觀世界聯(lián)系起來(lái)。

　　科學(xué)發(fā)現(xiàn)，在靠近地球的太空中，每分鐘約有一個(gè)宇宙線粒子穿過一枚硬幣大小的面積。宇宙線中90%是質(zhì)子，其次是氦核，約占9%，剩下是其他各種元素的原子核、少量光子、電子、中微子以及反物質(zhì)粒子等。

　　宇宙線發(fā)現(xiàn)后的100多年來(lái)，與之相關(guān)的研究獲得5次諾貝爾獎(jiǎng)，但人類還不清楚高能宇宙線的主要來(lái)源。什么樣的物理過程把這些粒子加速到如此高的能量？它們飛往地球的旅途中經(jīng)歷了什么？它們?cè)谟钪嫜莼麟A段起什么作用？

　　世界各國(guó)紛紛投入資金與設(shè)備對(duì)其展開研究，中、美、俄、日、德等國(guó)家建有宇宙線觀測(cè)站。

無(wú)人機(jī)拍攝的高海拔宇宙線觀測(cè)站施工現(xiàn)場(chǎng)。新華社記者金立旺攝

　　起步

　　中國(guó)的宇宙線研究幾乎與新中國(guó)同齡。上世紀(jì)50年代中國(guó)科學(xué)家在云南一座3200米的山峰上建設(shè)中國(guó)第一個(gè)宇宙線實(shí)驗(yàn)室——落雪站。當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)施算得上是世界上規(guī)模最大、水平最先進(jìn)的同類裝置之一。

　　然而，“文革”使研究工作受到影響。當(dāng)中國(guó)科學(xué)家重新能夠?qū)Ｗ⒖蒲袝r(shí)，發(fā)現(xiàn)與他們與國(guó)際水平差距巨大。

　　改革開放后，高能物理所研究員譚有恒到日本留學(xué)。日本先進(jìn)的綜合性空氣簇射陣列讓他開了眼界，產(chǎn)生了在中國(guó)做類似實(shí)驗(yàn)的想法。他回國(guó)后申請(qǐng)經(jīng)費(fèi)，希望在中國(guó)建設(shè)世界級(jí)宇宙線觀測(cè)基地。

　　在他保存的紙張泛黃的材料中記錄著他的初心：“要使中國(guó)的生產(chǎn)和技術(shù)具有持續(xù)發(fā)展的活力，必須有自己的基礎(chǔ)科研作背景……”

　　1989年，在譚有恒等人的帶領(lǐng)下，西藏羊八井宇宙線國(guó)際觀測(cè)站開始建設(shè)，開展了中日合作ASgamma實(shí)驗(yàn)和中意合作ARGO-YBJ實(shí)驗(yàn)。

　　今年，羊八井實(shí)驗(yàn)取得令人矚目的進(jìn)展：探測(cè)到迄今最高能量的宇宙伽馬射線。

　　“如果祖國(guó)不強(qiáng)大，就不會(huì)有錢來(lái)研發(fā)探測(cè)器，不會(huì)有自己的核心技術(shù)，只能跟著外國(guó)人。中國(guó)現(xiàn)在有經(jīng)費(fèi)了，但技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)還需長(zhǎng)期積累。”從2012年開始擔(dān)任中日合作實(shí)驗(yàn)中方負(fù)責(zé)人的高能物理所研究員黃晶說。

　　云南一座3200米的山峰上建設(shè)的中國(guó)第一個(gè)宇宙線實(shí)驗(yàn)室——落雪站。新華社記者朱于湖、李玉龍攝

　　解答世紀(jì)之謎

　　在羊八井實(shí)驗(yàn)期間，曹臻就開始謀劃建設(shè)新一代宇宙線觀測(cè)基地，這一次他瞄準(zhǔn)的是國(guó)際領(lǐng)先。他的團(tuán)隊(duì)歷時(shí)五年跑遍了西藏、青海、云南、四川等地選址。最終，稻城以高海拔、交通便利、電力穩(wěn)定、水資源充足和地方政府強(qiáng)有力支持等優(yōu)勢(shì)勝出。

　　2015年底拉索項(xiàng)目正式立項(xiàng)，主要使命是尋找宇宙線源，研究宇宙線加速和傳播機(jī)制。

　　近日，在拉索猶如地下宮殿、深5米的水切倫科夫探測(cè)器二號(hào)水池中已整齊安裝了900套探測(cè)器，它們不久就要被10萬(wàn)噸世界上最純凈的水淹沒。

　　切倫科夫探測(cè)器陣列分總體副主任陳明君說，水池中的水來(lái)自附近的高山湖泊并經(jīng)過嚴(yán)格凈化，只有透明的純凈水才能讓探測(cè)器更好地記錄高能粒子產(chǎn)生的光信號(hào)。

　　上高原的一年間，陳明君瘦了30多斤。他說，能參與大科學(xué)裝置建設(shè)感到非常幸運(yùn)。

　　繆子探測(cè)器負(fù)責(zé)人之一的張毅說：“我們能在這樣高寒、缺氧的惡劣自然環(huán)境中堅(jiān)持科學(xué)探索，是傳承了前輩在云南、西藏的經(jīng)驗(yàn)和吃苦耐勞的精神。”

　　曹臻說，拉索的建設(shè)速度令國(guó)際同行贊嘆不已。這不僅是科學(xué)家們卓越的研發(fā)能力和頑強(qiáng)的拼搏精神的體現(xiàn)，也受益于目前中國(guó)工業(yè)生產(chǎn)能力完整的配套水平，這也是中國(guó)綜合國(guó)力提高的體現(xiàn)。

　　他說，拉索已獲得國(guó)際同行高度關(guān)注，俄羅斯、瑞士、波蘭、捷克等國(guó)科學(xué)家希望把設(shè)備搬到這里，澳大利亞、泰國(guó)等科研團(tuán)隊(duì)將直接參與，一些國(guó)際上代表性實(shí)驗(yàn)組表達(dá)了合作及聯(lián)合觀測(cè)的愿望。“拉索建成后，中國(guó)有望在宇宙線研究領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全球領(lǐng)跑。”

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