中國青年報?中青在線記者 邱晨輝 王景爍 來源：中國青年報（2017年06月12日 12版）
進(jìn)入地球大氣層后的“宇宙線雨”示意圖。中科院高能物理研究所供圖
地球上的人類：
你們好！
我叫宇宙線，大名宇宙射線，是來自外太空的一種高能粒子。也許你從未聽說過我，也不知道我從哪里來，又要到哪里去。但我對你們卻并不陌生，我無時無刻不在地球上游蕩。
不必訝異這一次我主動聯(lián)系你們。
地球上的人類喜歡仰望星空，窺探宇宙起源的奧秘，400多年前你們中有個叫伽利略的，將凸凹透鏡往星空一指，讓人類拿起了望遠(yuǎn)鏡這把觀測宇宙的利器。直到1912年你們發(fā)現(xiàn)了我，興奮得就像抓住了探索宇宙的最后一根稻草，說我是除隕石以外，來自宇宙的唯一物質(zhì)樣本。還把我稱作“銀河隕石”，是傳遞宇宙大事件的“信使”。
遺憾的是，100多年過去，你們?nèi)詻]有搞清楚我究竟來自哪里，自然也無法推斷出宇宙及其演化過程。在這場捉迷藏的游戲中，我的耐心幾近耗盡。
公元2017年6月上旬的一天，一聲“轟鳴”吵醒了我，似乎是你們?nèi)祟愅诰驒C(jī)的聲音，而且不止一輛。我定睛一瞧，在東半球的中國四川省稻城縣，這個被你們稱作“最后香格里拉”的地方，拉起一張大網(wǎng)，一個名為“高海拔宇宙線觀測站（LHAASO）”的裝置即將全面開工。
終于，你們又有大動作了！我有些欣慰，據(jù)說這個大裝置一旦建成，將是世界上探測“最高能量伽馬射線”的最靈敏探測器，說白了，就是最有可能“抓到”我的捕捉裝置。
鑒于這場新的捕捉游戲才剛剛開始，我準(zhǔn)備和你們交換一下意見，這也是我寫這封信的緣故。
你們很聰明，知道在高海拔可以遇到更多的我，就把這臺裝置建在了海拔4410米的海子山。這天正趕上雨雪，加上荒蕪的高原空氣稀薄、寒風(fēng)不定，你們中有人裹著大衣，還有人抱著便攜式氧氣瓶，一起來到這里，試著想象4年之后的大裝置建成的樣子。
人群中有一個叫曹臻的，據(jù)說是這個大裝置LHAASO的首席科學(xué)家、中科院高能物理研究所研究員。這天，站在稻城海子山的巨石中間，面對廣闊的高原，曹臻變得更加豪情滿懷：眼下這里雖然還是花崗巖漂礫和冰蝕巖盆的地盤，但高海拔宇宙線觀測站一旦建成，將會對解開“宇宙線”起源之謎形成強(qiáng)有力的沖擊！
他在向我喊話！
不是我吹牛，想“抓到”我，談何容易。你們不是沒有嘗試過。
一個多世紀(jì)以來，你們?nèi)祟悓ξ业摹矮C捕”手段可謂無所不用其極：“上天”，用粒子探測衛(wèi)星在大氣層外或大氣層頂部試著直接找到我；“入地”，在世界屋脊青藏高原之上羊八井打下大型觀測站；“下海”，在南極冰層下2400米深處安裝巨型中微子望遠(yuǎn)鏡。
然而，我的身世依然是個“謎”，在你們?nèi)祟愇锢韺W(xué)界列出的21世紀(jì)科學(xué)問題中，有關(guān)我的起源之謎排在第五位。和我有關(guān)的探索與研究已經(jīng)產(chǎn)生了6枚諾貝爾獎牌——據(jù)說是你們?nèi)祟愒u選的科學(xué)界最高榮譽。
你們有一位科學(xué)家在這件事上看得比較明白，他叫何會海，是這個大裝置項目的副經(jīng)理、中科院高能物理研究所研究員。他就跟來訪的記者說，探索“宇宙線起源”之所以很難，在于“宇宙線”能量越高，所代表的宇宙活動就越劇烈，但數(shù)量越稀少。
換句話說，我們宇宙線的數(shù)量和能量成反比，粒子能量每上升10倍，粒子數(shù)量就會下降1000倍，所以我的同胞最終能到達(dá)地球的少之又少。
有人打過一個比方，每過一分鐘，才約有一個宇宙線穿過一枚硬幣大小的面積，如此一來，人類對我們這些用肉眼看不見的“天外來客”自是渾然不覺。
其實，還有個重要原因，我們宇宙線家族，通常都是帶電的高能粒子，在飛行的過程中，不可避免地會被宇宙中無處不在的星際磁場“拽著走”，等到了你們地球，早已經(jīng)失去了最初的方向信息，如此你們也就沒法反推我們來自何方。
換句話說，即便“抓到”了我們，我們也沒法供出我們的“基地”在哪兒。
好在，我的同胞中有一些另類的兄弟，一個是伽馬射線，一個是中微子，他們倆在磁場中穿行不受磁場的“拖拽”偏轉(zhuǎn)，可以指向“源”的方向。此外，一些極高能量的粒子，在宇宙磁場中的“拖拽”偏轉(zhuǎn)微小到可以忽略不計,也可以用來探尋我們的起源地。
也因此，在地面觀測中，伽馬射線、中微子、極高能粒子這三類同胞，成了你們的重點“抓捕”對象。按照曹臻的說法，目前你們?nèi)祟惪茖W(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)180多個“高能伽馬射線源”，諸如超新星爆發(fā)、黑洞爆發(fā)、巨大星系之間的碰撞等，都可能是你們要找的“源”。不過，到底誰才是真正的“源”，還需要繼續(xù)尋找證據(jù)。
這也是為何你們不惜花費10多億元人民幣，來布下LHAASO這張大網(wǎng)的主要原因。
——你們把LHAASO建在高山之上，希望充分利用大氣作為探測介質(zhì)和在地面進(jìn)行觀測的手段，擴(kuò)大探測器規(guī)模，提高靈敏度。據(jù)說，美國一個探測裝置工作一段時間后，從海拔2700米移師4100米的高山站址，借此將靈敏度提高十幾倍。
——你們把LHAASO建得足夠大，甚至將建成世界上最大規(guī)模的同類裝置，則是因為你們篤定“觀測面積越大”，“抓到”我們的可能性也就越大。
按照你們的設(shè)想，組成LHAASO大裝置的四類靈敏度極高的探測器陣列——5195個電磁粒子探測器“小方塊”， 1171個繆子探測器“大鼓包”，有兩個半北京“水立方”那么大的“水池”水切倫科夫探測器，以及12臺“千里眼”廣角切倫科夫望遠(yuǎn)鏡——將散布在稻城縣海子山方圓1.36平方公里的范圍內(nèi)。
屆時，整個大裝置如同在高原上拉起一張大網(wǎng)，形成對我最大范圍的“捕捉”能力。
那個叫何會海的科學(xué)家描述了一個“下雨”的場景：我們這些宇宙線粒子進(jìn)入大氣層后，會“擊中”大氣中的原子核，產(chǎn)生上百億個次級粒子——就像一場粒子“陣雨”，瞬間降落在地面上，持續(xù)時間1納秒左右。
按照何會海的說法，你們?nèi)祟惥褪且貌煌愋偷牡孛嫣綔y器收集這些“宇宙線雨”，分析我們的方向、時間差等，反推原初粒子的性質(zhì)，開展相關(guān)物理研究。
當(dāng)然，用來“接雨水”的裝置自然是越大越好。按照曹臻的說法，探測陣列只需布局到一定大小就可以開始觀測，到2018年年底，僅建成四分之一的LHAASO已經(jīng)是你們?nèi)祟愖畲蟮耐愑钪婢€觀測陣列。
到2021年建成之時，這個LHAASO大裝置還將占有“三個世界之最”：具有最高的高能伽馬射線探測靈敏度、能開展最靈敏的甚高能伽馬射線巡天探測、具有最寬廣的宇宙線能量測量范圍。曹臻還有一個基本判斷，即這個大裝置在“最高能區(qū)的最高靈敏度”的領(lǐng)先地位，未來一二十年內(nèi)可能都不會有人超越。
那時，也許你們?nèi)祟惪梢月?lián)合起來，LHAASO加上現(xiàn)有的國際三大宇宙線研究中心——位于南美的3000平方公里的極高宇宙線AUGER實驗，南極的立方公里中微子ICECUBE實驗，歐洲的伽馬天文定點觀測CTA裝置，一起合作對我實行“圍追堵截”。
當(dāng)然，眼下這里還只是散落著數(shù)米寬巨石的曠野，以及流淌而過的清澈小河。我有些疑問，也有些期待：幾年后，你們真的能在這里“抓到”我嗎？
著急等待中的宇宙線
2017年6月
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