國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——高海拔宇宙線觀測(cè)站“拉索”日前順利通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收。“拉索”將致力于探索宇宙線起源之謎，并通過(guò)觀測(cè)宇宙線探索更多宇宙奧秘。
宇宙線是來(lái)自宇宙空間的高能粒子，時(shí)刻造訪我們的星球。宇宙線主要由氫核、氦核、鐵核等多種元素的原子核組成，并包括少量正負(fù)電子，是人類(lèi)目前能從宇宙深處獲得的唯一物質(zhì)樣本。
(資料圖)
“拉索”鳥(niǎo)瞰圖。（中科院高能物理所供圖）
為什么建設(shè)“拉索”？
“建設(shè)‘拉索’的目的是要解決100多年來(lái)在粒子天體物理領(lǐng)域的重大問(wèn)題。”“拉索”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告訴人民網(wǎng)“強(qiáng)觀察”欄目記者，宇宙線攜帶著宇宙起源、天體演化、太陽(yáng)活動(dòng)等方面的重要科學(xué)信息，研究宇宙線及其起源是人類(lèi)探索宇宙的重要途徑。
“‘拉索’的建成運(yùn)行，使之成為目前國(guó)際粒子天體物理三大實(shí)驗(yàn)設(shè)施之一，對(duì)促進(jìn)該領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大原創(chuàng)突破、帶動(dòng)前沿交叉相關(guān)學(xué)科發(fā)展和國(guó)際合作具有重要意義。”曹臻說(shuō)。
創(chuàng)造了哪些“世界之最”？
“拉索”擁有由5216個(gè)電磁粒子探測(cè)器和1188個(gè)繆子探測(cè)器構(gòu)成的一平方公里地面簇射粒子探測(cè)器陣列、78000平方米的水切倫科夫探測(cè)器陣列以及18臺(tái)廣角切倫科夫望遠(yuǎn)鏡等三大探測(cè)器陣列，采用四種探測(cè)技術(shù)，可以全方位、多變量地測(cè)量來(lái)自于高能天體的伽馬射線和宇宙線。
據(jù)中科院高能物理研究所介紹，“拉索”的觀測(cè)性能創(chuàng)造了多項(xiàng)“世界之最”，成為目前世界上最靈敏的超高能伽馬射線探測(cè)裝置、世界上靈敏度最高的甚高能伽馬射線源巡天普查望遠(yuǎn)鏡，以及能量覆蓋范圍最寬的超高能宇宙線復(fù)合式立體測(cè)量系統(tǒng)。
目前“拉索”已經(jīng)進(jìn)入全陣列觀測(cè)狀態(tài)，開(kāi)啟了甚高能伽馬源的發(fā)現(xiàn)之旅。曹臻表示，由于其具備領(lǐng)先的探測(cè)靈敏度，必然會(huì)有新的發(fā)現(xiàn)隨之而來(lái)。我們將不懈努力地探索每一個(gè)拍電子伏宇宙加速器的超高能伽馬輻射機(jī)制和粒子加速機(jī)制，直到發(fā)現(xiàn)宇宙線起源。
已有不少重量級(jí)發(fā)現(xiàn)
“拉索”位于四川省稻城縣海子山，平均海拔4410米。為克服環(huán)境對(duì)工程的影響、充分利用觀測(cè)資源，曹臻提出了“邊建設(shè)，邊運(yùn)行”的思路。
“雪域高原高寒缺氧，冬季施工困難，只能在此期間對(duì)已建設(shè)的探測(cè)器陣列進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行。2019年，完成1/4探測(cè)器陣列建設(shè)，運(yùn)行半年，然后再建1/4，完成1/2時(shí)，再運(yùn)行半年。”曹臻說(shuō)。
就在“邊建設(shè)，邊運(yùn)行”期間，“拉索”已有不少重量級(jí)的發(fā)現(xiàn)。
2019年4月，“拉索”的首批探測(cè)器投入科學(xué)觀測(cè)。其中，一號(hào)水切倫科夫探測(cè)器陣列的巡天靈敏度比國(guó)際上最高靈敏度的同類(lèi)裝置高出30%。
2021年5月，“拉索”在銀河系內(nèi)發(fā)現(xiàn)大量超高能宇宙加速器，并記錄到1400萬(wàn)億電子伏特（1.4PeV）的伽馬光子，這是人類(lèi)迄今觀測(cè)到的最高能量光子，有助于進(jìn)一步解開(kāi)宇宙線起源的奧秘。
2021年7月，“拉索”精確測(cè)量了被稱(chēng)為高能天文學(xué)“標(biāo)準(zhǔn)燭光”的蟹狀星云的超高能段亮度，記錄到能量達(dá)1.1PeV（1100萬(wàn)億電子伏）的伽馬光子。
2022年10月，地球接到了宇宙深處傳來(lái)的、史上最亮的伽馬射線暴，爆發(fā)持續(xù)了20分鐘。“拉索”一分不落、不偏不倚地將其捕捉到，成為全球唯一一個(gè)探測(cè)到這個(gè)伽馬射線暴甚高能伽馬輻射的地面探測(cè)器。“就像宇宙中有人打開(kāi)了一支手電筒，恰好就照在我們身上。”曹臻說(shuō)。
