黃海華

宇宙線是什么？

它以光速行進(jìn)，每秒鐘都在穿越我們的身體。

絕大多數(shù)宇宙線會(huì)在星際磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，到達(dá)地球時(shí)失去最初的方向信息，因此無(wú)法反推其“源”的方向。這一“世紀(jì)之謎”在2014年被國(guó)際物理學(xué)界列為“新世紀(jì)11個(gè)科學(xué)問題”之一。

在海拔4410米的四川海子山，中國(guó)科學(xué)家追著宇宙線而來(lái)，從原始無(wú)人區(qū)到“科研無(wú)人區(qū)”，高海拔宇宙線觀測(cè)站研制團(tuán)隊(duì)建造了一個(gè)工程奇跡——“高海拔宇宙線觀測(cè)站”（lhaaso，簡(jiǎn)稱“拉索”），它占地面積約1.36平方公里，相當(dāng)于190個(gè)足球場(chǎng)大小。

“拉索”的運(yùn)行，刷新了人類探測(cè)得到的最高能量光子紀(jì)錄，開啟了“超高能伽馬天文學(xué)時(shí)代”。國(guó)際公認(rèn)，至少未來(lái)十年的高能伽馬射線天文學(xué)研究屬于中國(guó)的“拉索”。

急迫

如果用一個(gè)詞來(lái)形容“拉索”首席科學(xué)家、項(xiàng)目經(jīng)理曹臻當(dāng)初提出“拉索”構(gòu)想時(shí)的心情，那么“急迫”這個(gè)詞再貼切不過。

那是在2009年的北京香山科學(xué)會(huì)議上，歐洲在三年前就提出了同領(lǐng)域另一種方式的觀測(cè)計(jì)劃，打算建設(shè)一個(gè)100臺(tái)望遠(yuǎn)鏡的陣列。

中國(guó)科學(xué)家的這種急迫，始于更早時(shí)。1954年，在海拔3180米的云南落雪山，建立了我國(guó)第一個(gè)高山宇宙線實(shí)驗(yàn)室。1989年至2000年，在海拔4300米的西藏羊八井相繼啟動(dòng)了中日合作、中意合作宇宙線探測(cè)實(shí)驗(yàn)。

高山見證了中國(guó)科學(xué)家一次次對(duì)宇宙線的追逐。但歷史有其自身規(guī)律，那時(shí)候中國(guó)的“研究與開發(fā)”總投入無(wú)法與當(dāng)下同日而語(yǔ)，工業(yè)體系也不如現(xiàn)在完備。就連當(dāng)時(shí)國(guó)際上最具代表性的羊八井宇宙線觀測(cè)站，也只是一個(gè)小于2萬(wàn)平方米的單一探測(cè)器。

直到2009年，機(jī)會(huì)來(lái)了——“拉索”構(gòu)想激發(fā)了學(xué)界的共鳴。

在申請(qǐng)立項(xiàng)的同時(shí)，選址工作也在同步進(jìn)行。高海拔地區(qū)對(duì)于宇宙線的觀測(cè)得天獨(dú)厚，能夠捕捉到最多粒子，而全世界在海拔4000米有基礎(chǔ)設(shè)施條件的地方本就不多，一是青藏高原，二是南美的安第斯山脈。“拉索”團(tuán)隊(duì)在五年里跑遍了西藏、青海、云南、四川等地。

曹臻第一次到四川海子山踏勘時(shí)就遇到了狼，“它就在山頭上蹲著，幾乎每個(gè)夜晚都能聽見狼叫聲”。

明明是苦寒之地，四川海子山為何被科學(xué)家相中？曹臻說(shuō)：“交通便利，距最近的國(guó)道僅百米之遙，距稻城亞丁機(jī)場(chǎng)10公里。光纖網(wǎng)距站址200米，確保了海量數(shù)據(jù)的收集和傳輸。地勢(shì)平坦，最大落差處僅30米，便于探測(cè)器陣列的布局與安裝。還有著豐富的優(yōu)質(zhì)水源?！?/p>

2015年最后一天，辭舊迎新之際，“拉索”獲國(guó)家發(fā)展改革委批復(fù)立項(xiàng)。這偶然地契合了幾年后“超高能伽馬天文學(xué)”序幕的開啟。

奇跡

建設(shè)“拉索”期間最多時(shí)有600多個(gè)工人同場(chǎng)作業(yè)，這讓國(guó)外天文學(xué)界頗為吃驚。毋庸置疑，“拉索”本身就已是一個(gè)工程上的奇跡。它由三大陣列組成，若從高空俯瞰，它像是一枚外圓內(nèi)方的銅錢。

行走在這三個(gè)陣列之間，既感嘆這一科學(xué)裝置之“大”，更感佩中國(guó)科學(xué)家為探究前沿科學(xué)問題的投入之“深”。

一臉黝黑的“拉索”項(xiàng)目副經(jīng)理兼總工藝師、中國(guó)科學(xué)院高能所研究員何會(huì)海，身著一件藍(lán)馬甲，背上寫著“4410米”。這像是一種無(wú)聲的提醒，在海拔4410米處，說(shuō)話是體力勞動(dòng)，跑跳是危險(xiǎn)行為，就連一呼一吸甚至也成為被關(guān)注的事情。

科研人員都拼了?！坝型乱荒暝谏缴洗?00多天，因?yàn)橐F(xiàn)場(chǎng)。后來(lái)只能硬性規(guī)定一次上山絕不許超過兩個(gè)月。我們每個(gè)人都有一個(gè)箱子，隨時(shí)準(zhǔn)備出差，抬起腳說(shuō)走就能走?！焙螘?huì)海說(shuō)?！袄鳌钡牧悴考际欠菢?biāo)產(chǎn)品，作為總工藝師，何會(huì)海幾乎跑遍了中標(biāo)的70個(gè)廠家，行程最緊時(shí)曾經(jīng)20天出了12趟差。

“無(wú)論有多大的困難，都要去克服……克服就是要去做這個(gè)做不了的事情?！痹诤Ｗ由缴?，有一塊木牌寫著這樣的話。曹臻回憶，當(dāng)時(shí)在鋪設(shè)繆子探測(cè)器時(shí)，山頂上也布局了幾個(gè)，但由于施工太困難，一開始放棄了，后來(lái)發(fā)現(xiàn)這對(duì)觀測(cè)有很大影響，于是提出“再困難也要干”。

因?yàn)楹Ｗ由蕉咎?，無(wú)法進(jìn)行基建施工，于是設(shè)備安裝就被安排在了冬季?！斑@里的最低溫度是零下35攝氏度，我在咬牙堅(jiān)持的時(shí)候，看看旁邊的同事，他也在咬牙堅(jiān)持。于是，我們繼續(xù)咬牙堅(jiān)持?！敝袊?guó)科學(xué)院高能所副研究員劉成說(shuō)，至今留存在他心底的并不是工作多么辛苦，而是那漫天飛舞的雪花。

突破

一個(gè)大科學(xué)裝置的建設(shè)，往往會(huì)帶來(lái)諸多技術(shù)突破，甚至是跨越。

就拿水切倫科夫探測(cè)器陣列來(lái)說(shuō)，“原本世界上只有一家公司能生產(chǎn)這一設(shè)備，我國(guó)北方夜視公司與中國(guó)科學(xué)院高能所合作將其國(guó)產(chǎn)化，并將時(shí)間響應(yīng)提高了三倍，在世界上屬于首創(chuàng)。”中科院高能所研究員陳明君說(shuō)。

記得《愛麗絲夢(mèng)游仙境》里的兔子先生嗎？它渾身掛滿了表，任意時(shí)刻可以同時(shí)出現(xiàn)在多個(gè)地方?！啊麝嚵杏猩先f(wàn)個(gè)單元，相當(dāng)于有上萬(wàn)塊表，我們?cè)谑澜缟鲜状螌ⅰ畬?duì)表精度控制在了0.2納秒，這樣可以精確地計(jì)算宇宙線入射方向?！焙螘?huì)海說(shuō)。

18臺(tái)藍(lán)色望遠(yuǎn)鏡，是高原上的一抹亮色。即使在有月亮（甚至是滿月）的晚上，它們也能如常觀測(cè)，突破了傳統(tǒng)切倫科夫望遠(yuǎn)鏡無(wú)法在月夜工作的“短板”，實(shí)現(xiàn)有效觀測(cè)時(shí)間的成倍增長(zhǎng)。

2460公里，這是從海子山到地處北京的中國(guó)科學(xué)院高能所的距離。建在海子山上的數(shù)據(jù)中心竟然可以做到“無(wú)人值守”，而且科研人員采用特殊的數(shù)據(jù)篩選技術(shù)，對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)損壓縮，實(shí)現(xiàn)了跨越2460公里的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸。“早些年在西藏羊八井時(shí)，我們的數(shù)據(jù)傳輸主要靠郵寄磁帶，三個(gè)月寄一次。現(xiàn)在‘拉索不僅可以實(shí)時(shí)傳輸，還能遠(yuǎn)程在線維護(hù)?！焙螘?huì)海說(shuō)。

宇宙

“我現(xiàn)在的心情很興奮，因?yàn)槌隽诉@么多突破性成果?！辈苷檎f(shuō)，相比提出“拉索”構(gòu)想時(shí)的“急迫”，現(xiàn)在的他更加“從容”。而當(dāng)時(shí)歐洲計(jì)劃做一個(gè)100臺(tái)望遠(yuǎn)鏡的陣列，至今只造了一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡。

“拉索”打開了觀測(cè)宇宙最高能量的一扇窗，國(guó)際天體物理會(huì)議現(xiàn)在逢會(huì)必談“拉索”。

天文學(xué)上，當(dāng)探測(cè)器靈敏度上升到一個(gè)新高度，人們會(huì)看到一個(gè)新宇宙，這是可期的。但它具體什么樣子，是不可期的。

“我們的文明是最古老的文明之一，但現(xiàn)在的宇宙觀沒有中國(guó)人的貢獻(xiàn)。只有做出世界一流的科學(xué)成果，關(guān)于宇宙的構(gòu)成和解釋，我們才有話語(yǔ)權(quán)。我們是‘拉索的建造人，因此是最懂‘拉索的人，理應(yīng)做出最好的成果。這群追宇宙線的人說(shuō)。

（摘自《解放日?qǐng)?bào)》）