拉索“睜眼”仰视国际 它為什麼要建在四川？

　　5月10日，中國科學院高能物理研讨所（以下簡稱“中科院高能所”）傳來音讯，國家严重科学技术基礎設施——高海拔国际線觀測站（LHAASO，又稱“拉索”）正式通過國家驗收。

　　這標志著拉索正式建成，睜開“雙眼”晝夜不停地接纳著來自外太空的奥秘信號，對當今最重要的科學前沿課題之一——高能国际線来源問題發起沖擊。

　　国际線像“信使”，攜帶著国际来源、天體演化、太陽活動等重要科學信息，從外太空來到地球。拉索的任務便是接住它們，把搜集到的信息傳遞給科學家，解開国际来源、天體演化的隐秘。

　　2009年，當拉索的建設計劃提出時，中國在国际線研讨上還處在跟跑的方位﹔海子山還仅仅青藏高原上那個最大的古冰體遺跡。

　　隨著拉索建成投用，我國国际線研讨結束長達半個多世紀的跟跑，穩穩當當站到了領先方位——在高能伽馬射線地理領域的研讨達到國際領先水平。

　　回顧拉索14年的建設歷程，也答复了我們的疑問：拉索為什麼建在四川？大科學裝置建設難在哪裡？我們為什麼要傾盡心力走在科技前沿？

　　斑白的頭發梳理得一絲不苟，西服筆挺，為了迎候這標志性的一天，項目經理、首席科學家曹臻已經准備了30多年。

　　作為來自地球以外廣袤空間的微觀粒子，自国际線發現以來，相關探究已誕生數枚諾貝爾獎章。“可是，国际線的来源在哪？為什麼它們有這麼高能量的粒子？是怎麼加快的？至今不知道。”曹臻說。

　　2008年，曹臻接到中科院高能所告诉：“國家在開展‘十二五’大科學裝置的規劃，你們能够考慮提一個大的国际線項目。”

　　這讓曹臻興奮不已。雖然我國的国际線研讨早在1949年就已經開始，但直到上世紀70年代，實驗室才進入“可用的狀態”。即便是上世紀八九十年代在西藏羊八井國際国际線觀測站與日本的协作，也並不風光——整個研讨幾乎被日方主導。

　　“過去更多的是跟跑，能不能借這個大科學裝置建設的機會，做出国际領先的国际線觀測陣列？”曹臻想。

　　国际線進入大氣后，會與空氣發生劇烈的相互效果，產生次級粒子。次級粒子繼續與空氣效果，构成級聯反應，產生類似陣雨的空氣簇射。

　　“‘陣雨’傾盆，我們要用各種各樣的容器，比方‘土堆’下的罐子、‘大棚’中的水池，還有‘大箱子’，去搜集‘雨滴’。”曹臻介紹，拉索就像一個大型“集雨”裝置，將地上粒子探測與望遠鏡探測手法結合，實現多能區覆蓋。

　　一個由電磁粒子探測器、繆子探測器、水切倫科夫探測器、廣角切倫科夫望遠鏡組成，靈敏度、覆蓋范圍均達國際領先水平的拉索計劃，應運而生。

　　2009年，在北京香山科學會議上，曹臻提出在高海拔地區建設大型復合探測陣列拉索的完好構想。

　　也是那一年，當曹臻第一次在國際會議上共享拉索計劃時，同行的目光都聚集在同類型的歐洲的切倫科夫望遠鏡陣列（CTA）計劃和美國的高海拔水切倫科夫觀測計劃（HAWC）上。不僅如此，還有人質疑：“0.1拍電子伏特便是極限，你們花這麼多錢建這個東西，沒准將來什麼也看不見。”

　　遭受的冷眼，轉化成一股干事的勁頭。選址至關重要。要脫離大氣層的束縛，就要在海拔4000—5000米的方位找一塊足夠大的平地，且落差不超過50米，要有公路、機場和醫療機構，要有光纖和足够的供電。全部條件綜合下來，找到一個“最大公約數”並不简单。

　　“四川、雲南、西藏、青海四省區，幾十個備選站址，我們一個個走下來。”項目副經理、總工藝師何會海跑遍了全部備選點。

　　曹臻至今仍記得在甘孜稻城初見海子山的模樣。“开始的選址並不在這裡。”曹臻回憶，一開始選址在山后大约1公裡遠的当地，但那裡太潮濕，满是沼澤。

　　退出來今后，發現一處相對平整、枯燥、開闊的当地。這裡有大巨细小1000多個湖泊，能够滿足用水需求﹔鄰近國道227線，距離機場10多公裡，交通便当。加之與四川省政府一拍即合，得到了鼎力支撑。

　　大科學裝置的建設是圍繞多年來沒能解決的問題，因而這個裝置裡的每個部分，都包括著十分嚴苛的技術要求。

　　中科院高能所副所長董宇輝說：“要做那些打破技術極限的東西，要有庞大的目標、庞大的設備、顶级的技術、逾越技術上限的做法，全部這全部才干稱之為大科學。”

　　拉索的極限挑戰，從2017年開工起就擺在眼前。海子山上地貌復雜，高寒缺氧，冰川活動產生了很多巨大漂礫。“整間屋子那麼大的石頭遍地都是。”

　　何會海回憶，开始當地政府做場平時，用的都是當地人，工人筛选率約三成。等到了建設安裝階段，身處海拔4000多米的無人區，高寒缺氧，有工人剛下車就受不了。“給多少錢都不干，工人筛选率達到50%。”

　　可是，更多的人留了下來，特別是上山的科研人員，一個不少。建設期間，中科院高能所的研讨人員，每天络绎在這片布滿了巨细不一的花崗岩漂礫及形態各異的冰蝕岩盆的荒漠上。他們通宵達旦投入作业，接受著巨大的心思壓力和體能考驗。

　　挑戰，還來自對技術極限的打破。作為一個科學探測裝置，項目建設的水切倫科夫探測器必須要達到相關指標——要有一個避光、防腐、保溫、防滲的外殼。

　　避光，為了進一步进步信噪比﹔防腐，為了水體不被污染﹔保溫，為了在海子山冬天零下35攝氏度的條件下，防止水體結冰形成探測系統的物理損壞﹔防滲，保証這個国际上最大的水切倫科夫探測器陣列，探測介質穩定。

　　以防滲為例，35萬噸水液面的日變化起伏，要穩定在不大於4毫米。建設單位拿下標的時還很慶幸，以為仅仅建一個一般的加蓋水池，“他們以為隻用造出一台迁延機，結果是對標一台跑車的功能。”項目建本分總體主任馮少輝說。

　　在沒有國標可參考的情況下，“薄壁混凝土現澆邊牆+軟基土工膜防滲系統+大跨度輕鋼屋面結構”設計應運而生。不僅是國內首創，更滿足了探測器在避光、防凍、防鏽蝕和水位坚持等方面的超高指標要求。

　　該項目最终獲評四川省建設工程“天府杯”金獎，雖然總體投資不過1.6億元，“含金量”不高，但“含科量”極高，評選時獲得全票通過。

　　挑戰，還來自自我加壓。“無論有多大的困難，都要去战胜，再困難都要去战胜，战胜便是要去做這個做不了的工作。”曹臻這句話，被做成了紅牌子，放在幾個繆子探測器之間。這話，也是在啃一塊“硬骨頭”時說的。

　　這是1188個繆子探測器中最難的幾個。要鏟平如房子巨细的亂石堆，挖出深坑，布局探測器。考慮到土建工程的難度，團隊开始放棄了陣列中心區域部分范圍的繆子探測器建筑。但隨著一半陣列的科學運行和相關物理剖析的逐漸深化，曹臻意識到缺失的陣列面積不大，但影響不小。

　　為了填補陣列設計之初的空白，團隊和施工建設方在工程現場勘查，幾易施行工程的计划，最終在不適宜制作探測器的冰磧壟上，完结探測器的建設。

　　“除了我們科學家，工人團隊的困難實際上更多更具體。”曹臻說。最多的時候，全站工人數量達到600人。

　　由於高寒缺氧，稻城每年的施工季隻有半年。兩個月內要完结500多個繆子探測器的安裝，有的部件還必須在現場加工，趕進度的壓力可想而知。

　　2020年头，新冠疫情突如其來，但項目必須按計劃施工。經與各級防疫部門溝通，來自全國各地的工人匯聚到海子山上，3月5日准時開工。

　　2020年9月，距離繆子探測器的竣工節點還有一個月，工人也開始自發地“三班倒”。馮少輝注意到一個來自東北的工人，“小伙子剛來的時候白白淨淨，沒幾個月已經滿面風霜、判若兩人。”馮少輝問他，待了這麼久，習慣了嗎？他說：“在這裡我待得十分難受，可是能給國家做工作，我十分骄傲。”

　　也正是在這個關鍵時期，出現了產能缺乏、經費緊缺的問題。“已經簽好的合同，都付不出錢。”為了保証工期，工人自發地告訴項目部，任務還沒完结，先不要工錢。“把僅有的錢給項目部，先拿去供资料。”

　　在沖刺誓師大會上，馮少輝代表業主方講話時，呜咽到說不出話來，先給我们鞠了一躬，“謝謝我们對項意图支撑！”

　　項意图高精度多節點遠距離時鐘分配與同步系統，被稱為“小白兔”系統。這個名字源於童話故事《愛麗絲夢游仙界》。愛麗絲遇到了一隻白兔，這位白兔先生一向看著手表嘟囔“天哪天哪，我要遲到了……”

　　“拉索測量‘陣雨’落下來的方向、落在不同当地的‘雨滴’時間，來重建整場‘陣雨’。‘雨滴’飛落的速度是光速，到達不同探測器的時間差也便是十納秒量級。”曹臻說。

　　“小白兔”原本是加快器中的授時技術，當時的對時精度隻有1納秒。來自清華大學的协作團隊战胜重重困難，把對時精度进步了5倍，達到0.2納秒，為国际同類技術顶配水平，使得拉索能夠把“国际信使”的方向精確到0.3°的范圍內。

　　項目團隊通過自主創新和國際协作，完结了多項關鍵中心技術攻關。比方初次在大視場成像切倫科夫望遠鏡中大規模运用新式硅光電管，有用觀測時間大起伏进步﹔比方彻底自主創新研發、国际上尺度最大的光電倍增管——20英寸超大型光電倍增管，打破了國際上單一供應商壟斷的局势，也極大进步了探測器功能。

　　2021年11月，拉索項目如期全面完结了國家發展和变革委員會批復的各項建設任務，成為國際高水平的超高能伽馬射線探測裝置，也是国际上重要的粒子天體物理支柱性實驗設施之一。

　　早在陣列試運行時，拉索就取得了打破性效果，並發表在國際頂尖學術期刊《天然》《科學》上。

　　2022年10月9日21時17分，拉索和高能爆發探究者、慧眼衛星同時探測到迄今最亮的伽馬射線暴，打破了多項伽馬射線暴觀測紀錄。伽馬射線暴是国际中最劇烈的天體爆發現象，本次伽馬射線暴發生的方位，距離地球20多億光年。

　　歐洲人專門為射線暴的觀測建設了一台裝置MAGIC，可射線暴發生時，歐洲正好轉到了地球反面。“MAGIC什麼也沒看到。”

　　曹臻曾經和《科學》雜志的編輯說：“我們有最好的探測器，因而有最好的發現。”

　　對方反駁：“我承認你們有最好的探測器，這沒有爭議，但有沒有好的發現，可不是由你們說了算。”曹臻無力反駁。

　　隨著在《天然》《科學》上連發效果，曾被外界質疑的拉索，一次次被科學界聚集。

　　现在，已有28個天體物理研讨機構成為拉索的國際协作組成員單位。“美國人已經把‘拉索’列為他們未來10年—20年的追趕目標，還准備在南半球树立類似的裝置超過我們。”曹臻說。

　　“期望大嗎？”記者問。曹臻笑了笑。跟跑與趕超，其實是一個螺旋替换的過程。曹臻說，過去幾十年，我們追趕別人。現在我們打破了，有了国际領先的裝置，有了新的發現就必定會有新的問題。

　　曹臻剖析，當前最具體的問題，便是拉索現在看到的這些射線源，實際上它的內部是有結構的，原來沒有預料到這個問題。所以未來的第一步，是要进步拉索的空間分辩才能，讓它能把一些復雜的結構解析得很清楚。第二步，是現在找到的光源除了發出伽馬光，還會伴生中微子，因而未來還要去做中微子的探測。

　　“要想實現這些不太简单，或许便是未來一二十年的事，一向要往這個方向去奮斗、去尽力。”曹臻說，“怎么認識和了解国际，現在中國人沒有發言權。要改變這個局势，不能靠吶喊。要引領這個領域的發展，隻有做出国际一流的科學效果，解釋国际的話語權才會逐漸回到我們這裡。”（徐浩煊 四川日報全媒體記者徐莉莎）

　　公民日報社概況關於公民網報社招聘招聘英才廣告服務协作加盟供稿服務數據服務網站聲明網站律師信息保護聯系我們