在中國，在世界屋脊青藏高原，有一群正在追宇宙線的人。

5月10日，經過8年預研、4年建設，高海拔宇宙線觀測站（LHAASO）“拉索”迎來關鍵節點，順利通過國家驗收，正式投入運行。它是目前世界上海拔最高、規模最大、靈敏度最強的伽馬射線探測裝置。

“拉索”占地約1.36平方公里。這個巨大陣列的中心位置，是由按“品”字排列的三個大水池組成的水切倫科夫探測器陣列，面積約78000平方米；周圍則緊密排列著5216個電磁粒子探測器和1188個繆子探測器；此外還有由18臺廣角切倫科夫望遠鏡組成的望遠鏡陣列。

“拉索”鳥瞰圖。（中科院高能物理所供圖）

“拉索”上山，向天接射線

觀測宇宙線，可以“上天”，用粒子探測衛星尋找；可以“下?！?，在水底安裝中微子望遠鏡；也可以“上山”，在高海拔地區搭建觀測站。

“在高海拔地區進行地面觀測，探測器規?？蛇h大于大氣層外的天基探測器。尤其在超高能量宇宙線觀測方面，由于樣本數量稀少，采用大規模探測器是唯一觀測手段?！薄袄鳌笔紫茖W家、中科院高能物理所研究員曹臻說。

“‘拉索’的任務是接住從外太空‘灑’向地球的宇宙射線，讓科學家借此發現宇宙深處的未知世界，破解宇宙射線起源的謎題?！辈苷榻榻B。

為何選址四川稻城海子山

選址至關重要。要脫離大氣層的束縛，就要在海拔4000—5000米的位置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，要有光纖和充足的供電。所有條件綜合下來，找到一個“最大公約數”并不容易。

“交通便利，距最近的國道僅百米之遙，距稻城亞丁機場10公里。光纖網距站址200米，確保了海量數據的收集和傳輸。地勢平坦，最大落差處僅30米，便于探測器陣列的布局與安裝。還有著豐富的優質水源?！?/p>

天時地利人和，拉索選址稻城。

廣角切倫科夫望遠鏡陣列。（中科院高能物理所供圖）

觀測性能創三項“世界之最”

宇宙線粒子進入大氣層后，會和大氣中的原子核發生相互作用，產生許多次級粒子，次級粒子則繼續重復同樣的過程，產生新的次級粒子，如此多次重復，到達地面時就像下了一場粒子“陣雨”。

“拉索”總工藝師、中科院高能物理所研究員何會海說，“拉索”采用四種探測技術，可全方位接收粒子“陣雨”的信息，并開展多變量精確測量。

其中，水切倫科夫探測器陣列用于觀測粒子“陣雨”中的次級粒子在水中產生的切倫科夫光，以求發現大量伽馬射線源；廣角切倫科夫望遠鏡陣列用于測量粒子“陣雨”的切倫科夫光或熒光；電磁粒子探測器陣列和繆子探測器陣列則分別測量粒子“陣雨”中的次級電磁粒子和繆子含量。

何會海介紹，“拉索”項目團隊突破了廣角切倫科夫望遠鏡不能在月夜工作的瓶頸，使有效觀測時間成倍增長；發展了大面積、多節點、高精度時鐘同步技術；把觀測閾能從3000億電子伏降低到700億電子伏，大大擴展了觀測能力。

工作人員在水切倫科夫探測器陣列水池里更換實驗設備（4月21日攝）。新華社記者 金立旺 攝

戳視頻↓看拉索背后的故事

國家重大科技基礎設施高海拔宇宙線觀測站“拉索”（LHAASO）是什么原因選定了227國道邊的稻城？又如何做到控制成本、在建設時把“價格打下來”的？來聽聽LHAASO首席科學家、中國科學院高能物理研究所研究員曹臻和參與建設的科研人員的介紹。

視頻由中科院之聲提供

試運行期間已獲得多項成果

2017年，拉索主體工程動工。為克服環境對工程的影響、充分利用觀測資源，曹臻等人提出了“邊建設，邊運行”的思路。

“第一年，我們先建1/4，運行半年，然后再建1/4，湊成1/2，再運行半年?！弊尣苷橐庀氩坏降氖?，到2020年，僅建成1/2規模的拉索，用不到一年的觀測數據就取得了斐然的成果：通過探測落在地球上的伽馬光子，拉索發現了12個超高能伽馬射線源，這一成果于2021年5月17日發表在《自然》雜志上。

一個多月后的7月9日，《科學》雜志上出現了來自拉索的另一項研究成果：科研人員利用拉索，精確測量了高能天文學標準燭光——蟹狀星云的亮度，在更廣的能量范圍內為超高能伽馬光源測定了新標準，并由此確定在大約僅為太陽系1/10大小的星云核心區內，存在能力超強的粒子加速器，直逼經典電動力學和理想磁流體力學理論所允許的加速極限。

捷報頻傳。2022年10月9日21點17分（北京時間），拉索、“慧眼”衛星（Insight-HXMT）和“極目”空間望遠鏡（GECAM-C）同時探測到迄今最亮的伽馬射線暴（編號GRB 221009A），這是我國首次實現對伽馬射線暴的天地多手段聯合觀測。

“拉索”上方的星空。（中科院高能物理所供圖）

“中國造”大裝置 南半球建更大“拉索”

拉索團隊計劃在已有的4種探測器陣列之外，將再新增一個由32臺望遠鏡組成的新陣列(LACT)。

在依托拉索開展宇宙線研究的同時，中國第四代、第五代宇宙線研究者將走向世界，參與南天大視場伽馬射線天文臺（SWGO）的醞釀工作。三個月前，來自10余個國家超過80個研究單位組成的龐大研究組，已經在雄心勃勃地計劃，未來幾年內將在南半球建設一個大視場伽馬射線望遠鏡。

曹臻透露，目前南半球項目正處于選址考察階段，“項目建成后，可以與位于北半球的拉索項目南北合作，進行包含銀心區域的近乎全天區的巡天掃描和時域天文研究?！?/p>

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什么是宇宙線

——以光速行進，每秒鐘都在穿越我們的身體。

宇宙線像“信使”，攜帶著宇宙起源、天體演化、太陽活動等重要科學信息，從外太空來到地球。拉索的任務就是接住它們，把收集到的信息傳遞給科學家，解開宇宙起源、天體演化的秘密。

什么是切倫科夫效應？

——以發現人、蘇聯物理學家切倫科夫命名。宇宙線的帶電粒子能量比較高，如果它們的速度超過介質中的光速，會發生切倫科夫效應，即沿著粒子前進方向會產生一個光錐，類似于飛機超音速時發生的“音爆”現象。這一過程可在空氣或水中發生，空氣中發生的是大氣切倫科夫光，水中產生的是水切倫科夫光。

繆子是什么？

——繆子是自然界的基本粒子之一，具有極強的穿透能力，由卡爾·安德森發現。他在研究宇宙線時發現，這種粒子在穿過磁場時彎曲的形態與已知粒子不同，它的彎曲度比電子小，卻比質子大。

“甚高能”和“超高能”是什么意思？  

——甚高能一般指1000億電子伏特-100萬億電子伏特。超高能一般指100萬億電子伏特以上。