國際在線報(bào)道（記者劉軼瑤）：宇宙射線起源于哪里？其攜帶的超高能量背后有哪些人類尚未掌握的原理？為解開這一國際物理學(xué)界的世紀(jì)之謎，中國高海拔宇宙線觀測站（LHAASO）即將在平均海拔4410米的西南地區(qū)四川省稻城海子山全面開工。它也將成為全球最大的同類型觀測站。觀測站選址在有“最后的香格里拉”之稱的稻城，“綠色施工”將貫穿建設(shè)過程始終，多項(xiàng)植被保護(hù)與恢復(fù)措施與建設(shè)工程同步。這一大科學(xué)工程項(xiàng)目也得到了當(dāng)?shù)夭刈逋闹С帧?/p>
隨著中國國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目——高海拔宇宙線觀測站首席科學(xué)家曹臻的介紹，能看到在稻城海子山1.36平方公里的觀測站建設(shè)范圍內(nèi)，路、水、電、土地平整等配套性工作已基本完工。巨大的冰川漂礫（巨石）中間，因建設(shè)而翻鏟出的高山草甸，都被工程人員細(xì)心地摞好并養(yǎng)護(hù)，等待著未來的復(fù)原。工地現(xiàn)場已經(jīng)具備了大科學(xué)裝置的開工建設(shè)條件。
作為太陽系以外唯一的物質(zhì)樣本，宇宙線在1912年被發(fā)現(xiàn)以來，與之相關(guān)的研究已經(jīng)產(chǎn)生了數(shù)枚諾貝爾獎(jiǎng)牌，但人類卻始終沒有發(fā)現(xiàn)宇宙線的起源。宇宙線的起源也因此成為國際物理學(xué)界的“世紀(jì)之謎”。為什么要觀測宇宙線？長期研究天體物理的中國科學(xué)家曹臻說：“宇宙線的特點(diǎn)，重要性就是它攜帶的能量，比我們現(xiàn)在人工加速器的能量高得多得多。因此，探索這種加速機(jī)制，向宇宙學(xué)習(xí)：怎么去把粒子加速到這么高的能量？這里面有沒有新的物理原理或者機(jī)制？這都是我們探索的整體內(nèi)容之一。這個(gè)事情得一步步來，我們現(xiàn)在要做的工作只是第一步，找到源，接下來還要研究源。用各種各樣的手段：多波段也好、多信使也好，把這個(gè)源的原理和機(jī)制全部搞清楚。我相信在搞清楚的過程中，關(guān)于加速、關(guān)于磁場產(chǎn)生的條件、關(guān)于高密度高溫度的環(huán)境……可能就會對我們的知識體系產(chǎn)生更大的影響。”
為什么要在高海拔的地方進(jìn)行觀測？因?yàn)楦呱綄?shí)驗(yàn)是宇宙線觀測研究中能夠充分利用大氣作為探測介質(zhì)、在地進(jìn)行觀測的手段，其規(guī)模遠(yuǎn)大于大氣層外的天基探測器。對于超高能量的宇宙線觀測，這是唯一的手段。因此，新中國從上世紀(jì)50年代開始進(jìn)行宇宙線研究，曾先后在云貴高原的云南落雪山和西藏的羊八井建立宇宙線觀測站，后者更成為當(dāng)時(shí)國際四大超高能γ天文和超高能宇宙線研究陣列之一，在大視場巡天領(lǐng)域處于國際先進(jìn)行列。
為進(jìn)一步探索高能宇宙線起源并開展高能輻射、天體演化以及暗物質(zhì)分布等基礎(chǔ)科學(xué)研究，中國政府于2015年12月批準(zhǔn)了高海拔宇宙線觀測站的建設(shè)項(xiàng)目。未來四年，將共有近6000個(gè)電磁粒子探測器、1200繆子探測器、3000個(gè)水切倫科夫探測器以及12臺廣角切倫科夫望遠(yuǎn)鏡，組成四大探測器陣列，部署在1.36平方公里的觀測站內(nèi)。它們將創(chuàng)造三項(xiàng)世界之最。中科院高能物理研究所副所長羅小安介紹說：“這是我國大科學(xué)裝置在西南地區(qū)的重要布局，建成后將實(shí)現(xiàn)世界最高能的探測靈敏度，最靈敏的甚高能伽馬射線巡天探測，最寬廣的宇宙線能譜測量范圍。做成之后一定能夠達(dá)到世界領(lǐng)先水平的。”
針對探測器的特點(diǎn)和需求，中國的科學(xué)家們還開發(fā)了遠(yuǎn)距時(shí)鐘在“亞納秒”精度上的同步技術(shù)，同時(shí)還將實(shí)現(xiàn)高計(jì)數(shù)率條件下的前端信號數(shù)字化、光敏探測器的升級換代。
高海拔宇宙射線觀測站項(xiàng)目經(jīng)理兼總工藝師、中科院高能物理所研究員何會海介紹說，在如此大的范圍內(nèi)，將時(shí)間的同步精度提高到0.1納秒（10的負(fù)十次方秒），這也是世界首次?！傲Ｗ拥乃俣仁且怨馑僭谂艿摹Ｋ窍裣掠暌幌?，刷一下下來，怎么知道它從哪個(gè)方向來？根據(jù)先到后到的時(shí)間差，我們就能夠算出來方向。在這樣的公里量級上，能夠把表對準(zhǔn)到10的負(fù)十次方秒這個(gè)量級，這是全世界頭一次實(shí)現(xiàn)的?！?/p>
高海拔宇宙線觀測站所在的稻城，因雪山碧水、植物繁茂，恍若仙境，被中外人士視為是傳說中神秘圣境“香巴拉”的所在地。因此，“綠色施工”將貫穿建設(shè)過程始終。未來，觀測站內(nèi)還將同步開展高原生態(tài)、生物等交叉研究。常駐稻城的工程辦公室成員羅榮多吉透露：“據(jù)我了解，環(huán)保這一塊，這個(gè)項(xiàng)目可以說基本沒有（影響）。因?yàn)樘綔y器項(xiàng)目符合國家的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。對野生動(dòng)物不會有影響。對水源和草地目前會有一定的影響，但是我們會做植被的恢復(fù)，一方面是前期保護(hù)，另一方面把工程鏟出的草甸進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)之后等路修好了，直接鋪回去。這是可再生回去的?！?/p>
23歲的羅榮多吉還表示，當(dāng)?shù)氐牟刈逋麣g迎大科學(xué)裝置落戶自己家鄉(xiāng)?！霸诓刈鍌髡f里、藏民族文化里，是存在宇宙的，是跟時(shí)間時(shí)空是有聯(lián)系的。這么大型的科學(xué)裝置，對老百姓來說，這從來沒見過的東西，有點(diǎn)像傳說一樣?？赡芩麄儾恢烙钪婢€是什么，但是在當(dāng)?shù)厝丝磥?，這是對科學(xué)的奉獻(xiàn)，對人類是有好處的。只要不對生活有影響、不與宗教有沖突，那就是沒問題的?！?/p>
中國是世界上最早進(jìn)行天文觀測和記錄的國家之一。而未來，高海拔宇宙線觀測站建成并投入使用后，也將與國際另外三個(gè)大型實(shí)驗(yàn)一起成為宇宙線領(lǐng)域的支柱性實(shí)驗(yàn)裝置，共同挑戰(zhàn)宇宙線起源的世紀(jì)之謎。高海拔宇宙線觀測站首席科學(xué)家曹臻說：“這四大觀測站：第一是在南極，冰立方中微子實(shí)驗(yàn)，以美國為首的項(xiàng)目，研究手段是宇宙線中微子。第二種手段是瞄準(zhǔn)極高能宇宙線粒子，極高能宇宙線粒子非常稀缺，就要建3000平方公里的大陣列，一共由15個(gè)國家參與實(shí)驗(yàn)。另外一個(gè)更重要、更活躍、非常成功的領(lǐng)域就是伽馬天文，分兩條路子走：一是我們LHAASO這樣的大型地面陣列，還有一條路是大型的切倫科夫望遠(yuǎn)鏡，瞄準(zhǔn)天上的星體來做研究。這樣就形成了三個(gè)不同的研究方向、四種支柱性的探測手段。”
按計(jì)劃，中國政府將于2021年對高海拔宇宙線觀測站進(jìn)行竣工驗(yàn)收。這一觀測站還吸引了法國、意大利、俄羅斯、瑞士、泰國的研究機(jī)構(gòu)參與建設(shè)并進(jìn)行科技合作，未來將成為以中國為主、多國參與的國際高海拔宇宙射線研究中心。
LHAASO的科研團(tuán)隊(duì)將在平均海拔4410米的冰川漂礫上，創(chuàng)造宇宙線觀測的多項(xiàng)新的世界之最 劉軼瑤攝
中國高海拔宇宙線觀測站（LHAASO）環(huán)境效果圖 資料圖片
中國高海拔宇宙線觀測站（LHAASO）地理位置 資料圖片
位于稻城海子山的高海拔宇宙線觀測站，工地現(xiàn)場已經(jīng)具備了大科學(xué)裝置的開工建設(shè)條件。劉軼瑤攝
高海拔宇宙線觀測站內(nèi)廣角切倫科夫望遠(yuǎn)鏡陣列效果圖 資料圖片
中國高海拔宇宙線觀測站（LHAASO）即將在平均海拔4410米的西南地區(qū)四川省稻城海子山全面開工。劉軼瑤攝
附件下載：
