四川海拔4410米的原始無人區(qū) 5年時(shí)間建起“天字一號(hào)宇宙驛站”
千百年來,人類一直孜孜不倦地探索著宇宙,夢(mèng)想有一天能讀懂宇宙?zhèn)鬟f的信息,揭開宇宙誕生的奧秘。如今,在位于四川省甘孜藏族自治州稻城縣海子山海拔4410米處的高海拔宇宙線觀測(cè)站“拉索”,正孜孜不倦地探尋著宇宙線的痕跡。
歡迎來到“拉索”,這里是地球“天字一號(hào)宇宙驛站”——目前是世界上海拔最高、規(guī)模最大、靈敏度最強(qiáng)的宇宙射線探測(cè)裝置。它于2017年破土動(dòng)工,2021年完成全陣列建設(shè)并投入運(yùn)行。
如何在高海拔的原始無人區(qū)建成如此規(guī)模的大科學(xué)裝置?華西都市報(bào)、封面新聞?dòng)浾邔?duì)話了“拉索”項(xiàng)目首席科學(xué)家、項(xiàng)目工程經(jīng)理曹臻。
開啟“超高能”新時(shí)代
公元1054年,北宋司天監(jiān)楊惟德觀測(cè)到一顆僅次于月亮的明亮天體,更為奇怪的是,這顆星星在白天依然散發(fā)著光芒,當(dāng)時(shí)中國(guó)、阿拉伯和日本天文學(xué)家都記錄下了這一奇異天象。
此后人們證實(shí),這是一次超新星爆發(fā),這次爆發(fā)所產(chǎn)生的蟹狀星云,是人類歷史上首顆被確認(rèn)為超新星爆發(fā)遺跡的天體。在往后的日子里,人們?cè)诟鞣N不同波段上研究了其光譜,使得蟹狀星云成為人類認(rèn)識(shí)最全面的天體之一。
不過,在蟹狀星云的圖景中,仍然缺失著重要的一環(huán),那就是超高能的伽馬射線,“拉索”的出現(xiàn),讓人類得以通過全新的視角觀測(cè)蟹狀星云。2021年7月,科研人員用僅建成四分之三的“拉索”,精確測(cè)量了蟹狀星云的亮度,該成果發(fā)布在《科學(xué)》雜志上。
超高能伽馬射線研究意味著什么?曹臻打了個(gè)比方說,“這就好比在‘拉索’建成前,我們只能看到太陽(yáng)光光譜中的6種顏色。”
2017年,“拉索”在稻城縣海子山上破土動(dòng)工。曹臻說,之所以選址稻城,是因?yàn)橛钪婢€粒子穿越大氣層時(shí)容易被吸收,越是在海拔高、空氣稀薄的地方設(shè)置探測(cè)器,其捕捉的靈敏度更高,接收到宇宙線粒子信號(hào)的可能性越大。
每天迎接數(shù)十億天外來客
從高空俯瞰,占地1.36平方公里的“拉索”由3個(gè)探測(cè)器陣列組成:5195個(gè)電磁粒子探測(cè)器和1188個(gè)繆子探測(cè)器組成的地面簇射粒子陣列;7.8萬平方米水切倫科夫探測(cè)器,分為3120個(gè)探測(cè)單元;18臺(tái)廣角切倫科夫望遠(yuǎn)鏡。
“三種探測(cè)器陣列分工有所不同,相互間可印證且補(bǔ)充。”曹臻舉例,望遠(yuǎn)鏡陣列記錄的是宇宙線到達(dá)地面前在空中發(fā)展的全過程,而其他兩個(gè)陣列則捕捉到達(dá)時(shí)的瞬間信息,“這樣高度復(fù)合型且能夠覆蓋多能段的探測(cè)陣列在全世界少見?!?/p>
在無人區(qū)建設(shè)如此浩大的工程,首先需要克服的困難就是基礎(chǔ)設(shè)施需要從零做起。曹臻介紹,第一撥建設(shè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)駐稻城站址時(shí),就發(fā)生了驚險(xiǎn)的一幕:因?yàn)闆]有可居住的房屋,只能扎帳篷睡覺,當(dāng)時(shí)還下著雪,群狼圍著帳篷邊轉(zhuǎn)邊叫,但好在并沒有沖進(jìn)帳篷。
如今,建成后的拉索每天都會(huì)“迎接”數(shù)十億“天外來客”宇宙線,成為地球上最繁忙的“宇宙驛站”。未來,“拉索”還將通過對(duì)這些宇宙線的研究,發(fā)現(xiàn)更多的宇宙奧秘。
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