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“拉索”項目全景。高能所供圖開欄語新中國成立以來，廣大科技工作者在中國大地上樹立起一座座科技創(chuàng)新的豐碑，鑄就了愛國、創(chuàng)新、求實、奉獻、協(xié)同、育人的科學家精神。新時代，在加快建設科技強國、實現(xiàn)高水平科技自立自強、搶占科技制高點的偉大征程中，中國科學院人以愛國奉獻為底色，以民族復興為己任，矢志創(chuàng)新、攻堅克難，不斷為科學家精神注入新的時代內(nèi)涵。自今日起，本報開設“攻堅：弘揚新時代科學家精神”專欄，挖掘新時代中國科學院人在搶占科技制高點中展現(xiàn)出來的科學家精神，進一步鼓舞并激勵廣大科技工作者堅守報國初心、追求科學夢想、勇攀科學高峰，為加快實現(xiàn)高水平科技自立自強、建設科技強國再立新功。坐在北京的辦公室里，“拉索”運行部主任吳超勇等人實時掌控著海子山上的動向。每天，他都能收到一堆曲線圖。像業(yè)務熟練的醫(yī)生一樣，他一眼就能從曲里拐彎的線條里，判斷出“拉索”的健康情況。海子山、“拉索”，他們太熟悉了。海子山距離稻城亞丁機場大約有10公里，海拔4410米?！袄鳌庇置案吆０斡钪婢€觀測站”，是世界上海拔最高、規(guī)模最大、靈敏度最強的超高能伽馬射線探測裝置。2015年，作為第一批“拓荒者”，吳超勇等人“上山”清理漂礫、平整土地，為“拉索”騰出190個足球場那么大的地盤。之后7年，他們每年有一大半時間在海子山上建裝置。幸運的是，剛建到一半時，“拉索”就打開了天文觀測的新窗口。2023年，“拉索”正式建成運行?？茖W家們“下山”，回到實驗室。如今，每一分、每一秒，數(shù)據(jù)通過自動化處理和傳輸技術(shù)從海子山出發(fā)，傳向世界各地。與之一同廣為流傳的，還有海子山上留下的故事和精神。敢想：找到海子山在“外面的人”看來，“拉索”的出現(xiàn)可以追溯到2009年的一次香山科學會議。會上，中國科學院高能物理研究所（以下簡稱高能所）研究員曹臻首次公開分享了關(guān)于“拉索”的構(gòu)想。只有“里面的人”才知道，這個想法起始于理想主義者們碰撞出來的火花。在無數(shù)個不眠之夜里，火花變成了小火苗，再燃起烈焰，帶著絕地反擊的決絕。2004年，旅美近十年的曹臻回國工作，成為羊八井宇宙線觀測站中意合作實驗ARGO-YBJ的中方負責人。當時，大家期待著ARGO-YBJ可以幫助中國在國際宇宙線研究中占據(jù)一席之地。2006年，ARGO-YBJ建成。一年、兩年過去了，曹臻等國內(nèi)科學家與意大利同事們一起努力，利用ARGO-YBJ取得了一些重要的研究成果，但在國際宇宙線探測技術(shù)突飛猛進的競爭環(huán)境中，進一步的深入研究對探測器性能提出了更高要求?！爸袊挠钪婢€研究該朝哪個方向發(fā)展？”同在高能所工作的曹臻、何會海、姚志國、查敏等科研骨干力量開始謀求出路，“要么絕地反擊，要么永遠跟在別人的后面！”他們常常聚在一起討論。有時，曹臻會在晚上9點以后把志同道合的伙伴們召集起來，人少時就聚在曹臻的辦公室里，人多時就聚在實驗室?！耙关堊印眰冞吅炔柽吜?，時不時拿著兩指粗的油墨筆在大黑板上寫寫畫畫，一聊就聊到凌晨一兩點。夜聊中，大家逐漸形成一個共識——高能伽馬天文研究仍然是未來宇宙線物理學若干前沿問題中“最有希望的突破點”和“希望之光”。同時，有一個令人困惑的問題特別值得關(guān)注。宇宙線是來自外太空的高能粒子，包括質(zhì)子、電子、伽馬射線等。它們在穿越宇宙空間時會與物質(zhì)、宇宙背景光相互作用，在碰撞的過程中粒子能量會降低。盡管如此，宇宙線能量最高能達到10萬拍電子伏特。與之對應，到達地球的光子的最高能量應該在1拍電子伏特左右，但是人類目前測到的光子最高能量卻只有0.1拍電子伏特以下。要解開這個問題，需要性能更強大的探測裝置。夜聊中，他們有時討論怎樣升級ARGO-YBJ，有時討論換一條新的技術(shù)路線，思緒天馬行空，但每個人都知道“大科學裝置花費巨大，哪是想做就能做的”。2008年，幸運之光終于照了進來。國家啟動了“十二五”規(guī)劃項目的遴選工作，大規(guī)模的宇宙線探索計劃有了參與競爭的機會。自那之后，夜聊更聚焦了，大家摩拳擦掌。他們鎖定國內(nèi)已積累半個多世紀的宇宙線研究方向，把國際上成功的、失敗的各類宇宙線探測技術(shù)放到一起，尋找最前沿、最經(jīng)濟、最可行的路線。后來，“拉索”一點點成型。地面粒子探測陣列、水切倫科夫探測器陣列、望遠鏡探測陣列等多種技術(shù)手段被整合，全方位覆蓋了宇宙線與伽馬射線的不同能段。帶著基本成型的設計方案，這支團隊先后用了5年時間為“拉索”選址。他們跑遍了西藏、青海、云南、四川等所有具備高海拔特征的區(qū)域，發(fā)現(xiàn)只有海子山能滿足所有條件——海拔高，可以減少大氣對宇宙線粒子的影響；地勢平坦、交通便利；有充足的水資源，可以滿足大量超純凈水的需求。海子山成為最佳候選站址。在四川省的大力支持下，2015年末，“拉索”獲得國家發(fā)展改革委批復立項，建設周期4年，總投資約12億元。敢干：扎根海子山吳超勇記得，他第一次“上山”時，看到了山頭上蹲著的狼。午夜的狼嚎提醒他，這里是“連牦牛都不去的地方”。牦牛不愿意去，科學家們卻愿意。他們心里憋著一股勁。2009年，當曹臻第一次在國際會議上分享“拉索”計劃時，同行投來質(zhì)疑的目光：“你們花這么多錢建這個東西，沒準兒將來什么也看不見?！辈苷楦呗暬卮穑骸坝钪孢@么復雜，沒開展實驗探索你是不知道的?！币C明這一點，就需要把實驗裝置建得足夠先進。根據(jù)設計，“拉索”包括3個探測器陣列，一是位于中心的7.8萬平方米水池——水切倫科夫探測器陣列；二是水池周圍以“品”字形布設的地面粒子探測器陣列，包括1188臺繆子探測器、5216臺電磁粒子探測器；三是18臺可移動的切倫科夫望遠鏡。其中的每個零件都可能影響裝置的整體性能。為了讓水切倫科夫探測器陣列捕捉到粒子微弱的切倫科夫光，科學家們要求水體建筑必須絕對防光；水體在-35℃的冬季不能結(jié)冰，且晝夜溫差不得超過0.05℃；總水量每天的變化率控制在0.03%以內(nèi)。工程建設時，曹臻、水池建設的負責人陳明君等科學家跟著工人一起干。他們平時用來寫字和敲鍵盤的手指，常被凍得不聽使喚，大家還因此得了個外號——“創(chuàng)可貼消耗大戶”。在工程與科學技術(shù)的合作下，水切倫科夫探測器陣列成為世界上最靈敏的甚高能伽馬射線源巡天觀測裝置，工程方也因此拿下四川省建設工程“天府杯”金獎。地面粒子探測器陣列，也在挑戰(zhàn)極限。當一個超高能粒子引發(fā)的級聯(lián)簇射到達地面時，粒子先后時差以十幾納秒計，這要求上千個探測器同步工作，對每個信號的反應達到亞納秒級。陣列系統(tǒng)團隊與清華大學合作，把授時系統(tǒng)精度一點點磨到0.2納秒，打造出世界上最高同步精度的時間分配系統(tǒng)，最終支撐地面粒子探測陣列成為目前世界上最靈敏的超高能伽馬射線探測裝置。廣角切倫科夫望遠鏡背后也有故事。就在安裝工作即將開始之前，大家發(fā)現(xiàn)，他們可以采用更先進的技術(shù)方案，突破傳統(tǒng)探測器只能在晴朗無月的晚上工作的瓶頸，因為月光太亮了，會讓望遠鏡中的光電倍增管“失明”。當時，國際上有一種尚未大規(guī)模應用的新技術(shù)——硅光電倍增管。經(jīng)過反復研究，大家覺得可以“搏”一把，將傳統(tǒng)設計方案換成了硅光電倍增管方案。擅長數(shù)據(jù)分析工作的團隊成員楊明潔記得，當時，她每天穿梭在焊接廠、組裝單位、標定技術(shù)單位之間，很快就“十八般武藝樣樣精通”。而“拉索”也成為世界上第一個如此大規(guī)模應用硅光電倍增管的宇宙線探測裝置，望遠鏡有效觀測時間成倍增加。各顯神通的三大陣列讓“拉索”成為世界上能量覆蓋范圍最寬的超高能宇宙線復合式立體測量系統(tǒng)。敢當：從海子山到全世界2020年4月初，剛剛建成一半的“拉索”捕捉到一縷“劃破高能伽馬天空的曙光”。曹臻和團隊成員們興奮極了。從建設一開始，曹臻就提出了“邊建設，邊運行”的思路：“第一年，我們先建1/4，運行半年，再建1/4，湊成1/2，再運行半年……”曹臻把建設進度規(guī)劃到了每一天、每一月、每半年。到2019年4月，“拉索”已經(jīng)完成1/4規(guī)模建設并投入科學運行?？吹健笆锕狻焙螅?jīng)過3個月的驗證，大家確信，那就是他們從一開始就渴望尋找的超高能伽馬光子。2021年春天，他們通過《自然》雜志向全球宣告了新發(fā)現(xiàn)——宇宙里伽馬光子能量的理論極限已經(jīng)被突破。當越來越多的超高能光子被看到時，“拉索”推開了一扇新宇宙的大門，門外是人類未曾涉足過的領(lǐng)域——超高能伽馬天文學。2021年7月，“拉索”完成了全陣列建設并投入運行。憑借極高的“視力”，它很快又成為宇宙的“寵兒”。2022年10月9日21點17分，地球接收到了宇宙深處傳來的、史上最亮的伽馬射線暴GRB 221009A。爆發(fā)持續(xù)了20多分鐘，一分不落、不偏不倚地落在了“拉索”上。“拉索”成為全球唯一 一個探測到這場伽馬射線暴的地面探測器?！熬拖裼钪嬷杏腥舜蜷_了一支手電筒亮了20多分鐘，20億年后恰好照在我們身上?！辈苷檎f。他們用勤奮和努力迎接這份幸運。經(jīng)過半年的細致研究，2023年6月8日，“拉索”團隊在《科學》發(fā)布GRB 221009A的觀測成果，揭示了此伽馬射線暴史上最亮的成因。2023年11月16日，“拉索”團隊又向全球發(fā)布GRB 221009A高能伽馬輻射的精確能譜。他們發(fā)現(xiàn)，該能譜挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的伽馬暴余輝的標準輻射模型，揭示出宇宙背景光在紅外波段強度低于預期。這份能譜為檢驗愛因斯坦相對論的適用范圍、探索暗物質(zhì)候選粒子——軸子等提供了重要信息。在2023年5月10日“拉索”完成國家驗收之前，基于該裝置數(shù)據(jù)發(fā)表的期刊論文就已達215篇、會議論文約150多篇?！袄鳌币虼顺蔀楦鞔髧H會議的主角。在此之前，中國人很少能走上國際宇宙線研究的報告臺。曹臻記得，2019年，團隊的報告申請曾被一次國際學術(shù)大會主辦方拒絕。而如今，在同樣的大會上，“拉索”的報告總是被排在最前面。曹臻感慨：“只要我們做出了世界一流的科學成果，就能為世界宇宙線知識體系作出來自中國的貢獻，我們的思想就能自然而然地融入人類文明的歷史?！边^去質(zhì)疑“拉索”可行性的國內(nèi)外同行，如今也都成了“拉索”的追隨者。為了更好地探秘宇宙，曹臻堅持以開放的姿態(tài)歡迎各國科學家?！爸挥懈鼜V泛地開展合作，才能集合科研力量、拓展科研范圍，最大限度地發(fā)揮‘拉索’的效能，為人類獲得更多科研成果?！辈苷檎f。他介紹，目前，在四川省的大力支持下，“拉索”將再添32臺望遠鏡，使其空間分辨率由目前的0.2度提升至0.04度?！斑@就好比從能看見月亮上的一片片‘海’，到能看清楚一座座‘環(huán)形山’。這將助力‘拉索’突破現(xiàn)有研究局限，繼續(xù)在宇宙線領(lǐng)域保持國際領(lǐng)先地位。”曹臻說。不僅如此，從“拉索”成長起來的水切倫科夫探測器團隊正在推動一個全新研究項目——高能水下中微子望遠鏡項目（HUNT），在千米深水中研發(fā)下一代中微子天文探測器技術(shù)。如今，來自全球的科學家們，只要坐在電腦前敲出指令，“拉索”的數(shù)據(jù)就會源源不斷地從海子山傳進他們的電腦里。而來自中國的理想主義者們，仍在以海子山和海子山上敢想、敢干、敢當?shù)木駷樾缕瘘c，探尋下一個前沿。（原載于《中國科學報》?2024-10-29?第1版?要聞）