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2023 05/ 12 21:02:39
來源:新華社

我在現場·照片背後的故事丨四上海子山,見證“拉索”奇蹟

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  5月10日晚,國家重大科技基礎設施——高海拔宇宙線觀測站通過國家驗收。

  ↑“拉索”720度全景照片(無人機全景照片,2023年4月22日攝)。

  “拉索”是高海拔宇宙線觀測站(Large High Altitude Air Shower Observatory)英文打頭字母縮寫“LHAASO”的音譯。該站位於四川省稻城縣海子山,平均海拔4410米,佔地面積約1.36平方公里。“拉索”採用四種探測技術,可以全方位、多變量地測量來自於高能天體的伽馬射線和宇宙線,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。

  我從2017年起,聚焦主體工程開始建設、首批探測器投入科學觀測、全部建成至通過驗收,四上海子山,兩進水切倫科夫探測器陣列水池,全程記錄了“拉索”建設過程。

  第一次上海子山,走出機場

  六月天飄起雪花……

  第一次上山是在2017年6月4日。“拉索”基本完成相關配套工程,主體工程即將開始建設。

  我們乘坐早上6點25分的航班從成都雙流國際機場出發,7點半左右抵達我國海拔最高的民用機場——稻城亞丁機場。

  此處海拔4411米,飛碟造型的機場,充滿科幻感。高原六月天,天氣説變就變,我們出機場的時候,寒風乍起,空中飄起了雪花。初到高原,大家都小心翼翼,頂着寒風慢慢地往大巴車集合。

  ↑2017年6月4日,走出飛碟造型的稻城亞丁機場,我在雪中留了張紀念照。走在我後面的是“拉索”項目辦公室主任白雲翔博士。

  從機場驅車10公里左右,就可以到達正在建設中的“拉索”基地。從航拍照片中可以看到,基地配套基礎建設已經接近尾聲,主體工程建設即將開始。

↑即將開始主體工程建設的“拉索”基地(無人機照片,2017年6月4日攝)。

  ↑2017年6月4日,“拉索”項目建設現場,工人們在施工。

  在工地現場,“拉索”首席科學家、項目經理曹臻向我們介紹了項目情況。在2009年的北京香山科學會議上,他提出建設“拉索”的構想,獲得積極反饋。之後,在申請立項的同時,團隊在5年裏跑遍了西藏、青海、雲南、四川等地進行選址。

  最後選擇海子山,是因為這裡交通便利,距最近的國道僅百米,距稻城亞丁機場10公里;光纖網距站址也非常近,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,便於探測器陣列的布局與安裝;還有着豐富的優質水源……

  曹臻説:“第一次來海子山踏勘就遇到了狼,它就在山頭上蹲着,我幾乎每個夜晚都能聽見狼叫聲。”

↑“拉索”首席科學家曹臻在山頭俯瞰建設中的項目(2017年6月4日攝)。

  ↑2017年6月4日,“拉索”項目團隊部分成員在海子山留影。

  在古冰川遺跡留下的巨石上,我給科研人員們拍了這張闔影。

  篳路藍縷,他們將在這片古冰帽上創造奇蹟。

  “剛接手時,以為只是造&拖拉機,後來發現性能要求堪比跑車”

  第二次上海子山是在2017年11月17日,“拉索”正處於集中建設期。觀測基地主次幹道和一、二號水渠已完成施工,測控基地三個測控輔助樓(宿舍樓、庫房及測試裝配車間、食堂及物業用房)已完工,項目已經進入集中建設期。

  ↑處於集中建設期的“拉索”基地(無人機照片,2017年11月17日攝)。

  稻城每年10月就開始霜凍,因此只有半年時間適合施工,高海拔給工程建設帶來極大壓力。最為重要的主體工程之一——水切倫科夫探測器陣列(WCDA),正在澆注水池圍墻,它面臨的最大挑戰就是防漏(光、水)、防凍。

  ↑工人們用大功率照明給剛澆注水泥的觀測基地WCDA水池圍墻防寒(2017年11月17日攝)。

↑工人們在架設觀測基地WCDA水池的頂棚鋼梁(2017年11月17日攝)。

  “剛接手時,以為只是造&拖拉機,後來發現性能要求堪比跑車。”項目建安分總體主任馮少輝打了個比方,來形容建設方接下水池工程之後的感受。

  面對困難,迎接挑戰。科研人員和施工方共同努力,克服種種困難,突破一項項技術難題,WCDA水池建設最終入選四川省建設工程天府杯金獎,同時也為高海拔水體保溫的國家標準制定做出了重要貢獻。

  建成後的WCDA已經成為世界上面積和體積最大的人工水切倫科夫探測裝置,也是最靈敏的伽馬巡天探測裝置。其靈敏面積78000平方米,相當於6個足球場大小;水池裏的純凈水體達35萬噸,相當於190個標準游泳池水量;共有3120個探測器單元,6240個光敏探頭。

  ↑星空下建設中的“拉索”觀測基地,有數顆流星劃過天際(合成照片,2017年11月17日攝)。中科院高能所高博博士介紹説,水切倫科夫探測器陣列(WCDA)工作原理與數碼相機感光元器件CCD陣列非常類似,不同的是,WCDA拍照的對像是來自宇宙線的次級簇射。曹臻説,這張照片中,也有來自宇宙的信息。

  “這不公平,老天爺對你們也太好了”

  第三次上海子山是在2019年4月27日,此時,高海拔宇宙線觀測站首批探測器開始投入科學觀測。

  參加完4月26日在成都舉行的高海拔宇宙射線觀測站科學觀測啟動暨天府宇宙線研究中心成立儀式後,我們第二天再上海子山。

  ↑“拉索”首批探測器開始投入科學觀測(無人機照片,2019年4月27日攝)。

  曹臻介紹,此次投入科學觀測的探測器包括由900個探測單元組成的、靈敏面積達22500平方米的一號水切倫科夫探測器陣列,兩台廣角切倫科夫望遠鏡,180&&磁粒子探測器和80個繆子探測器。

  這也是我第一次坐船進入水切倫科夫探測器陣列(WCDA)一號水池,拍攝科研人員更換維修實驗設備。

  ↑曹臻在水切倫科夫探測器陣列(WCDA)一號水池檢查實驗設備維護情況(2019年4月28日攝)。

  ↑抵達機場不久的中科院高能物理研究所馬玲玲博士,吸氧緩解高原反應帶來的不適(2019年4月27日攝)。

  ↑“拉索”項目副經理、總工藝師何會海研究員(右)和辛廣廣(中)、袁向飛(左)討論從繆子探測器陣列中獲得的數據(2019年4月28日攝)

  ↑科研人員肖剛、辛廣廣、袁向飛(從左至右)在監測從繆子探測器陣列中獲得的數據(2019年4月28日攝)。

  “邊建設、邊運行”,取得了豐碩成果。在2023年4月23日舉行的發布會上,曹臻的PPT上列出了以下幾個關鍵節點:

  2019年4月,首批探測器正式投入科學觀測

  2019年12月,一半規模探測器陣列投入科學運行

  2021年5月,發現首批12個“拍電子伏加速器”和最高能量1.4PeV(1400萬億電子伏)光子,開啟“超高能伽馬天文學時代”,科學成果發表在《自然》雜誌

  2021年7月,精確測量了被稱為高能天文學“標準燭光”的蟹狀星雲的亮度,記錄到能量達1.1PeV(1100萬億電子伏)的伽馬光子,相關結果發表在《科學》雜誌

  2021年7月,全探測器陣列投入科學運行

  2022年10月,探測到迄今最亮的伽馬射線暴,觀測結果打破多項記錄。

  機會青睞有準備的人。

  2022年10月9日21點17分,地球接到了宇宙深處傳來的、史上最亮的伽馬射線暴(GRB 221009A),爆發持續了20分鐘,一分不落、不偏不倚地被“拉索”捕捉到。“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。“就像宇宙中有人打開了一支手電筒,恰好就照在我們身上。”曹臻説。

  在國家驗收之前,基於“拉索”發表的期刊論文已有215篇,會議論文約156篇。有一次,曹臻在西班牙開會,一位國際同行拉住他抱怨:“這不公平,老天爺對你們也太好了,我們幹了20年,什麼也沒看著。”

  ↑中科院高能物理研究所研究員曹臻在高海拔宇宙線觀測站沙盤前留影(2021年2月23日攝)。2021年5月17日,中國科學院高能物理研究所公布,國家重大科技基礎設施“高海拔宇宙線觀測站(LHAASO)”記錄到1400萬億電子伏特(1.4PeV)的伽馬光子,這是人類迄今觀測到的最高能量光子,有助於進一步解開宇宙線的奧秘。研究成果17日在國際知名學術期刊《自然》發表。

  “只有做出世界一流的科學成果,關於宇宙的構成和解釋,我們才有話語權”

  第四次上海子山,是今年4月份,“拉索”項目即將通過國家驗收。

  ↑俯瞰即將通過國家驗收的“拉索”觀測基地(無人機全景照片,2023年4月21日)。

  2023年4月21日,在成都天府國際機場的擺渡車上,我遇到了“拉索”項目副經理、總工藝師何會海。我們比大部隊提前一天上山:他是為第二天的媒體介紹做些準備,我則是需要提前採訪拍攝一些素材。

  2021年9月8日早上8:10,他在朋友圈發了一張由許多紅點連接而成、密密麻麻的示意圖,並配了詩歌:“應愁晚泊喧卑地,吹入滄溟始自由”,稱自己“有些小激動”,發朋友圈作為紀念。

  原來,前一天晚上他工作至凌晨兩點,才找到這些數據之間的關聯,驗證了實驗數據的精確性,排除專家組的疑問,“最終確定排除了99.99%的背景噪聲,留下的基本是光子。”他説:“自己一步步盯着建立的裝置,不可能出現那麼大的誤差。”

  ↑何會海發的朋友圈截圖。

  這次上山,我第二次進入水切倫科夫探測器陣列(WCDA)三號水池。中科院高能所高博博士陪同介紹整個維修更換過程。記者問他怎麼理解海子山精神,他説:“作為親歷者,我覺得海子山精神就是要敢想敢做,做出一些前人沒有做過的事情,突破思維上和行動力上的限制,克服一切困難,把要做的事情完成。”

  ↑工作人員在水切倫科夫探測器陣列(WCDA)三號水池裏更換實驗設備(2023年4月21日攝)。

  ↑工作人員在水切倫科夫探測器陣列(WCDA)三號水池裏更換實驗設備(2023年4月21日攝)。

  曹臻介紹,中國的宇宙線實驗研究經歷了三個階段。1954年,中國第一個高山宇宙線實驗室在雲南東川海拔3180米的高山建成。1989年至2000年,在海拔4300米的西藏羊八井相繼啟動了中日合作ASγ實驗、中意ARGO-YBJ實驗。“拉索”屬於第三代高山宇宙線觀測站。可以説,他是我國宇宙線研究發展的見證者、參與者,更是目前的引領者。

  他説:“我們的文明是最古老的文明之一,但當代宇宙觀沒有中國人的貢獻。只有做出世界一流的科學成果,關於宇宙的構成和解釋,我們才有話語權。”

  ↑2023年4月23日,在成都舉行的發布會上,曹臻在介紹相關情況。

  4月底的海子山,晚上冷風刺骨,抬頭望天,星光燦爛,偶爾一兩顆流星劃過天際。

  中國人正在向高能宇宙線起源“世紀之謎”發起衝擊!

  期待一流的成果,期待當代宇宙觀中響亮的中國聲音!

  星空下的“拉索”(合成照片,2023年4月21日攝)。

  策劃:蘭紅光

  統籌:費茂華、周大慶、劉金海

  記者:金立旺

  編輯:鄧堅、周大慶、張鋮、盧燁、蔡湘鑫

【糾錯】 【責任編輯:王佳寧 】
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