在中国，在世界屋脊青藏高原，有一群正在追宇宙线的人。

5月10日，经过8年预研、4年建设，高海拔宇宙线观测站（LHAASO）“拉索”迎来关键节点，顺利通过国家验收，正式投入运行。它是目前世界上海拔最高、规模最大、灵敏度最强的伽马射线探测装置。

“拉索”占地约1.36平方公里。这个巨大阵列的中心位置，是由按“品”字排列的三个大水池组成的水切伦科夫探测器阵列，面积约78000平方米；周围则紧密排列着5216个电磁粒子探测器和1188个缪子探测器；此外还有由18台广角切伦科夫望远镜组成的望远镜阵列。

“拉索”鸟瞰图。（中科院高能物理所供图）

“拉索”上山，向天接射线

观测宇宙线，可以“上天”，用粒子探测卫星寻找；可以“下海”，在水底安装中微子望远镜；也可以“上山”，在高海拔地区搭建观测站。

“在高海拔地区进行地面观测，探测器规模可远大于大气层外的天基探测器。尤其在超高能量宇宙线观测方面，由于样本数量稀少，采用大规模探测器是唯一观测手段。”“拉索”首席科学家、中科院高能物理所研究员曹臻说。

“‘拉索’的任务是接住从外太空‘洒’向地球的宇宙射线，让科学家借此发现宇宙深处的未知世界，破解宇宙射线起源的谜题。”曹臻介绍。

为何选址四川稻城海子山

选址至关重要。要脱离大气层的束缚，就要在海拔4000—5000米的位置找一块足够大的平地，且落差不超过50米，要有公路、机场和医疗机构，要有光纤和充足的供电。所有条件综合下来，找到一个“最大公约数”并不容易。

“交通便利，距最近的国道仅百米之遥，距稻城亚丁机场10公里。光纤网距站址200米，确保了海量数据的收集和传输。地势平坦，最大落差处仅30米，便于探测器阵列的布局与安装。还有着丰富的优质水源。”

天时地利人和，拉索选址稻城。

广角切伦科夫望远镜阵列。（中科院高能物理所供图）

观测性能创三项“世界之最”

宇宙线粒子进入大气层后，会和大气中的原子核发生相互作用，产生许多次级粒子，次级粒子则继续重复同样的过程，产生新的次级粒子，如此多次重复，到达地面时就像下了一场粒子“阵雨”。

“拉索”总工艺师、中科院高能物理所研究员何会海说，“拉索”采用四种探测技术，可全方位接收粒子“阵雨”的信息，并开展多变量精确测量。

其中，水切伦科夫探测器阵列用于观测粒子“阵雨”中的次级粒子在水中产生的切伦科夫光，以求发现大量伽马射线源；广角切伦科夫望远镜阵列用于测量粒子“阵雨”的切伦科夫光或荧光；电磁粒子探测器阵列和缪子探测器阵列则分别测量粒子“阵雨”中的次级电磁粒子和缪子含量。

何会海介绍，“拉索”项目团队突破了广角切伦科夫望远镜不能在月夜工作的瓶颈，使有效观测时间成倍增长；发展了大面积、多节点、高精度时钟同步技术；把观测阈能从3000亿电子伏降低到700亿电子伏，大大扩展了观测能力。

工作人员在水切伦科夫探测器阵列水池里更换实验设备（4月21日摄）。新华社记者 金立旺 摄

戳视频↓看拉索背后的故事

国家重大科技基础设施高海拔宇宙线观测站“拉索”（LHAASO）是什么原因选定了227国道边的稻城？又如何做到控制成本、在建设时把“价格打下来”的？来听听LHAASO首席科学家、中国科学院高能物理研究所研究员曹臻和参与建设的科研人员的介绍。

视频由中科院之声提供

试运行期间已获得多项成果

2017年，拉索主体工程动工。为克服环境对工程的影响、充分利用观测资源，曹臻等人提出了“边建设，边运行”的思路。

“第一年，我们先建1/4，运行半年，然后再建1/4，凑成1/2，再运行半年。”让曹臻意想不到的是，到2020年，仅建成1/2规模的拉索，用不到一年的观测数据就取得了斐然的成果：通过探测落在地球上的伽马光子，拉索发现了12个超高能伽马射线源，这一成果于2021年5月17日发表在《自然》杂志上。

一个多月后的7月9日，《科学》杂志上出现了来自拉索的另一项研究成果：科研人员利用拉索，精确测量了高能天文学标准烛光——蟹状星云的亮度，在更广的能量范围内为超高能伽马光源测定了新标准，并由此确定在大约仅为太阳系1/10大小的星云核心区内，存在能力超强的粒子加速器，直逼经典电动力学和理想磁流体力学理论所允许的加速极限。

捷报频传。2022年10月9日21点17分（北京时间），拉索、“慧眼”卫星（Insight-HXMT）和“极目”空间望远镜（GECAM-C）同时探测到迄今最亮的伽马射线暴（编号GRB 221009A），这是我国首次实现对伽马射线暴的天地多手段联合观测。

“拉索”上方的星空。（中科院高能物理所供图）

“中国造”大装置 南半球建更大“拉索”

拉索团队计划在已有的4种探测器阵列之外，将再新增一个由32台望远镜组成的新阵列(LACT)。

在依托拉索开展宇宙线研究的同时，中国第四代、第五代宇宙线研究者将走向世界，参与南天大视场伽马射线天文台（SWGO）的酝酿工作。三个月前，来自10余个国家超过80个研究单位组成的庞大研究组，已经在雄心勃勃地计划，未来几年内将在南半球建设一个大视场伽马射线望远镜。

曹臻透露，目前南半球项目正处于选址考察阶段，“项目建成后，可以与位于北半球的拉索项目南北合作，进行包含银心区域的近乎全天区的巡天扫描和时域天文研究。”

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什么是宇宙线

——以光速行进，每秒钟都在穿越我们的身体。

宇宙线像“信使”，携带着宇宙起源、天体演化、太阳活动等重要科学信息，从外太空来到地球。拉索的任务就是接住它们，把收集到的信息传递给科学家，解开宇宙起源、天体演化的秘密。

什么是切伦科夫效应？

——以发现人、苏联物理学家切伦科夫命名。宇宙线的带电粒子能量比较高，如果它们的速度超过介质中的光速，会发生切伦科夫效应，即沿着粒子前进方向会产生一个光锥，类似于飞机超音速时发生的“音爆”现象。这一过程可在空气或水中发生，空气中发生的是大气切伦科夫光，水中产生的是水切伦科夫光。

缪子是什么？

——缪子是自然界的基本粒子之一，具有极强的穿透能力，由卡尔·安德森发现。他在研究宇宙线时发现，这种粒子在穿过磁场时弯曲的形态与已知粒子不同，它的弯曲度比电子小，却比质子大。

“甚高能”和“超高能”是什么意思？  

——甚高能一般指1000亿电子伏特-100万亿电子伏特。超高能一般指100万亿电子伏特以上。