新華社成都6月22日電 從成都雙流機(jī)場(chǎng)乘機(jī)飛行45分鐘，降落到形似飛碟、世界海拔最高的稻城亞丁機(jī)場(chǎng)后，再沿山路向東北驅(qū)車10余公里。然后爬上平均海拔4410米的海子山，正在緊張施工建設(shè)的高海拔宇宙線觀測(cè)站（LHAASO，音譯為“拉鎖”）觀測(cè)基地，終于出現(xiàn)在眼前。

　　在觀測(cè)基地現(xiàn)場(chǎng)，記者看到，經(jīng)過(guò)一年多的施工建設(shè)，水切倫科夫探測(cè)器陣列的一號(hào)水池已完成封頂。數(shù)個(gè)由鋼筋混凝土構(gòu)成，高1.2米、直徑7米形狀如水缸罐子的繆子探測(cè)器中裝滿了水，正在做閉水試驗(yàn)。

　　作為“十二五”期間啟動(dòng)的國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，LHAASO于2015年12月獲得國(guó)家發(fā)改委批準(zhǔn)立項(xiàng)，總投資約12億元。其主要使命是找到宇宙線起源，研究宇宙線加速和傳播機(jī)制。中國(guó)科學(xué)家期待通過(guò)捕獲高能伽馬射線等這些來(lái)自宇宙的信息，向宇宙線起源這一“世紀(jì)之謎”發(fā)出挑戰(zhàn)。

　　“宇宙線是地球上存在的太陽(yáng)系以外唯一的物質(zhì)樣本，攜帶著其產(chǎn)生地‘源’天體及其經(jīng)過(guò)空間的宇觀環(huán)境,乃至天體演化及宇宙早期的奧秘,是人類探索宇宙的重要途徑。”高海拔宇宙線觀測(cè)站項(xiàng)目首席科學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所研究員曹臻解釋道。

　　人類對(duì)肉眼看不到的神秘“天外來(lái)客”宇宙線的察覺(jué)，要追溯到1912年，當(dāng)年奧地利科學(xué)家赫斯首次發(fā)現(xiàn)宇宙線。此后的100年間，與之相關(guān)的研究產(chǎn)生了5枚諾貝爾獎(jiǎng)，但人類卻始終沒(méi)有發(fā)現(xiàn)宇宙線的起源。為“尋根”，國(guó)際物理學(xué)界形成了三個(gè)研究分支，其中最成熟的是探測(cè)高能伽馬射線。中國(guó)對(duì)宇宙線的觀測(cè)研究始于上世紀(jì)50年代，1954年在云南落雪山建立了全國(guó)首個(gè)高山宇宙線實(shí)驗(yàn)室，而LHAASO是中國(guó)第三代伽馬天文探測(cè)器。

　　“宇宙線粒子中絕大多數(shù)是帶電粒子，宇宙中到處都是磁場(chǎng)，帶電粒子穿過(guò)太空時(shí)受其影響改變方向。”高海拔宇宙線觀測(cè)站項(xiàng)目副經(jīng)理、中科院高能物理研究所研究員何會(huì)海說(shuō)，宇宙線中不帶電的伽馬射線和中微子，在宇宙磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)微小到可以忽略的極高能粒子，均可以指向源的方向，是尋找宇宙線源的理想“信使”。

　　為捕獲超高能伽馬射線，中國(guó)科學(xué)家在約200個(gè)足球場(chǎng)面積大小的LHAASO觀測(cè)基地密布了四種探測(cè)器陣列，這如同在高原上拉起一張“天網(wǎng)”。基地中心是由3個(gè)大水池組成的水切倫科夫探測(cè)器陣列，其面積相當(dāng)于3個(gè)“水立方”（國(guó)家游泳中心）大小，共3000多路探測(cè)器被安裝在4.5米深的水池底部。在水切倫科夫探測(cè)器陣列一側(cè)，是由12臺(tái)望遠(yuǎn)鏡組成的廣角切倫科夫望遠(yuǎn)鏡陣列。5195個(gè)電磁粒子探測(cè)器和1171個(gè)繆子探測(cè)器整齊地排列在水切倫科夫探測(cè)器陣列周圍,如同灑在一張大餅上的芝麻,組成了地面簇射粒子陣列。

　　當(dāng)宇宙線粒子進(jìn)入大氣層后，與大氣中的原子核發(fā)生多次相互作用，可形成上百億個(gè)次級(jí)粒子，它們就像一場(chǎng)粒子“陣雨”，瞬間降落在地面。這時(shí)，LHAASO的四種地面探測(cè)器陣列迅速收集這些“宇宙線雨”，科學(xué)家們通過(guò)分析其方向、時(shí)間差等，反推原初粒子的性質(zhì)，開(kāi)展相關(guān)研究。

　　在實(shí)施項(xiàng)目前，中國(guó)科學(xué)家歷時(shí)五年跑遍了青海、四川、云南、西藏等四省區(qū)進(jìn)行考察遴選，為項(xiàng)目尋址。最終，稻城縣以高海拔、靠近機(jī)場(chǎng)交通運(yùn)輸便利、穩(wěn)定的電力、充足水資源等優(yōu)勢(shì)而勝出。

　　LHAASO觀測(cè)基地位于有“天外星球，千湖之山”之稱的海子山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)附近，為保護(hù)高原脆弱的生態(tài)環(huán)境，采用了“綠色”施工方案。在建設(shè)中，地表20公分以上的腐植層被翻出移走養(yǎng)護(hù)，工程做完后再將其移栽回去。“腐植層中有豐富的植物種子，下雨就會(huì)生根發(fā)芽，當(dāng)?shù)刂脖痪湍芑謴?fù)如初。”何會(huì)海說(shuō)。此外，觀測(cè)站采用被動(dòng)接受技術(shù)，無(wú)輻射、無(wú)排放，項(xiàng)目運(yùn)行后產(chǎn)生的廢水可通過(guò)蒸發(fā)后回收，實(shí)現(xiàn)“綠色”觀測(cè)運(yùn)行。

　　根據(jù)建設(shè)工期時(shí)間表，LHAASO項(xiàng)目將于2021年6月完工。中科院高能物理研究所副所長(zhǎng)羅小安介紹說(shuō)：“建成后的LHAASO將占有‘三個(gè)世界第一’：最高的高能伽馬射線探測(cè)靈敏度、最靈敏的甚高能伽馬射線巡天探測(cè)、最寬廣的宇宙線能量測(cè)量范圍。項(xiàng)目投入運(yùn)行后，我國(guó)有望在這一領(lǐng)域的研究實(shí)現(xiàn)全球領(lǐng)跑。”

　　曹臻說(shuō)，預(yù)計(jì)今年年底觀測(cè)基地四分之一工程將完工，探測(cè)陣列只需布局到一定大小就可以開(kāi)始觀測(cè)。明年初開(kāi)始科學(xué)運(yùn)行后，LHAASO已是世界上最大的宇宙線觀測(cè)陣列，“未來(lái)10年至20年不會(huì)有人超過(guò)我們”。（完）（記者吳曉穎）