四川稻城高海拔宇宙線觀測站。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，中國科學家正建設(shè)200個足球場大小的宇宙線觀測站，力圖捕捉大氣中的“粒子雨”，探索宇宙中最小與最大的世界。

　　工人和科研團隊將星羅棋布的巨石炸開，在地面上挖掘出一個個大坑，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，形成一個個大土包——繆子探測器，土包周圍安裝了方盒子形狀的電磁粒子探測器。這兩種探測器總數(shù)將分別達到1171個和5000多個。

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

　　高海拔宇宙線觀測站（LHAASO，音譯為“拉索”）首席科學家、中科院高能物理所研究員曹臻說，目前項目進展順利，預(yù)計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，還隱藏一個秘密。無數(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”，把人類對物質(zhì)世界的認識深入到粒子層面，并把無限小的微觀世界與無限大的宇觀世界聯(lián)系起來。

　　科學發(fā)現(xiàn)，在靠近地球的太空中，每分鐘約有一個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，與之相關(guān)的研究獲得5次諾貝爾獎，但人類還不清楚高能宇宙線的主要來源。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？它們在宇宙演化各階段起什么作用？

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

無人機拍攝的高海拔宇宙線觀測站施工現(xiàn)場。新華社記者金立旺攝

　　起步

　　中國的宇宙線研究幾乎與新中國同齡。上世紀50年代中國科學家在云南一座3200米的山峰上建設(shè)中國第一個宇宙線實驗室——落雪站。當時實驗設(shè)施算得上是世界上規(guī)模最大、水平最先進的同類裝置之一。

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

　　改革開放后，高能物理所研究員譚有恒到日本留學。日本先進的綜合性空氣簇射陣列讓他開了眼界，產(chǎn)生了在中國做類似實驗的想法。他回國后申請經(jīng)費，希望在中國建設(shè)世界級宇宙線觀測基地。

　　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際觀測站開始建設(shè)，開展了中日合作ASgamma實驗和中意合作ARGO-YBJ實驗。

　　今年，羊八井實驗取得令人矚目的進展：探測到迄今最高能量的宇宙伽馬射線。

　　“如果祖國不強大，就不會有錢來研發(fā)探測器，不會有自己的核心技術(shù)，只能跟著外國人。中國現(xiàn)在有經(jīng)費了，但技術(shù)和經(jīng)驗還需長期積累。”從2012年開始擔任中日合作實驗中方負責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)的中國第一個宇宙線實驗室——落雪站。新華社記者朱于湖、李玉龍攝

　　解答世紀之謎

　　在羊八井實驗期間，曹臻就開始謀劃建設(shè)新一代宇宙線觀測基地，這一次他瞄準的是國際領(lǐng)先。他的團隊歷時五年跑遍了西藏、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有力支持等優(yōu)勢勝出。

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

　　近日，在拉索猶如地下宮殿、深5米的水切倫科夫探測器二號水池中已整齊安裝了900套探測器，它們不久就要被10萬噸世界上最純凈的水淹沒。

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

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

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

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

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

【糾錯】

責任編輯： 施歌