地球无底洞可以穿越吗？5年造出火眼金睛
地球无底洞可以穿越吗？5年造出火眼金睛梦想在宇宙深空，建造实现梦想的力量，则要从海拔4410米无人区苍茫的大地上干起。人类的未来终将在星海，拉索项目的科研工作者王玉东，和他参与建设的广角切伦科夫望远镜一起仰望星空时，经常这样想到。这是拉索项目许多科研工作者的共同信念，也是千百年来人们的浪漫梦想。如今，人类借助诸多仪器设备，对宇宙的认知早已突破个体的局限，从可见光延伸到各个波段的电磁波——射电、红外、紫外、X射线到伽马射线。毕竟，越是在人们看不到的地方，越可能隐藏着宇宙未知的秘密。拉索全景拉索就是其中一员。它被形象比喻为孙悟空的“火眼金睛”，是人类目前最灵敏的宇宙射线探测装置，能接住携带宇宙奥秘的信使“宇宙线”，尤其是探测到超高能伽马射线，从而描绘出不一样的“宇宙地图”。
封面新闻记者 陈彦霏 图片由受访者提供
高海拔宇宙线观测站——拉索（LHAASO），东经100° 08 北纬29° 21。
宇宙是什么样子的？远古时期，人类将目力所及大地到天空的范围认知为宇宙；随着人类观测手段的提升，从“地心说”、“日心说”到对远外太空的观测，人类对宇宙的认知逐渐扩大。
如今，人类借助诸多仪器设备，对宇宙的认知早已突破个体的局限，从可见光延伸到各个波段的电磁波——射电、红外、紫外、X射线到伽马射线。毕竟，越是在人们看不到的地方，越可能隐藏着宇宙未知的秘密。
拉索全景
拉索就是其中一员。它被形象比喻为孙悟空的“火眼金睛”，是人类目前最灵敏的宇宙射线探测装置，能接住携带宇宙奥秘的信使“宇宙线”，尤其是探测到超高能伽马射线，从而描绘出不一样的“宇宙地图”。
人类的未来终将在星海，拉索项目的科研工作者王玉东，和他参与建设的广角切伦科夫望远镜一起仰望星空时，经常这样想到。这是拉索项目许多科研工作者的共同信念，也是千百年来人们的浪漫梦想。
梦想在宇宙深空，建造实现梦想的力量，则要从海拔4410米无人区苍茫的大地上干起。
基础设施从零做起
造出1.36平方公里的“火眼金睛”
拉索位于川西高原的稻城海子山上，作为“十二五”国家重大科技基础设施项目，拉索2017年破土动工后，于2021年完成全阵列建设并投入运行。王玉东还记得，在全阵列完成建设时，他爬上山坡上的观景台，目睹拉索全貌时的情景：
拉索总体占地1.36平方公里、呈圆形分布，由3个探测器阵列组成。占地面积最大的是1平方公里地面簇射粒子阵列，由5216个电磁粒子探测器和1188个缪子探测器组成，星罗棋布的电磁粒子探测器按边长15米的正三角形点阵分布；缪子探测器则和电磁粒子探测器搭配，形成每隔30米就可以看到一个高2.5米的“土堆”；拉索大圆盘的中心，78000平方米的水切伦科夫探测器呈“品”字形方块；方块两角，则是18台集装箱式样的广角切伦科夫望远镜组成阵列，相互配合着完成360度无死角守望。
雪地里的拉索项目工作人员
在无人区建设如此浩大的工程，最先需要克服的困难，就是基础设施从零做起。拉索项目首席科学家、项目工程经理曹臻回忆，第一批建设团队进驻稻城站址时，就发生了惊险的一幕：因为没有可居住的房屋，队员们只能扎帐篷睡觉，当时天还下着雪，狼群围着人们的帐篷边转边叫，但好在并没有冲进帐篷。
除了无人区，高海拔则是对拉索建设者们的另一层考验。王玉东说回忆起第一次去拉索观测站的经历：“下飞机坐上大巴后感觉不想说话，迷迷糊糊。到宾馆躺下睡的时候，感觉呼吸不通畅，每呼吸两次就被迫深呼吸一次。下午肚子里翻江倒海，把午饭都吐了出来，直到晚上才好些。”
曾经手绘地图的少年
成了“宇宙地图”的探索者
从2019年博士毕业算起，今年已经是王玉东在拉索项目的第4个年头。
他很喜欢星空下拉索的模样，它时常显得静谧，但王玉东知道，拉索正以平均每小时捕获上亿的宇宙线的频率，和宇宙进行着无声的“交流”。有时候工作晚了，王玉东看见拉索上空的满天繁星，脑海中总会遐想人生和宇宙的终极问题，拉索的存在，让他感觉和宇宙多了一层联系。
“以前我对地图很痴迷，现在探索‘宇宙地图’也算是一种继承吧！”王玉东回忆，小时候，他就对地图感兴趣，一年级的时候，王玉东父母给他买了张中国地图，他一看就是一天，后来学地理，他能够徒手画出中国地图，而随着年龄的增长，地上的探索已经不能满足王玉东的好奇心，他开始看向天上的星星。“那时候对宇宙的理解还很简单，觉得无非是天上一些星星，现在探索得越多越感到自己的渺小。” 王玉东说。
2017年，王玉东在意大利都灵大学进行联合培养，之前主要从事电离辐射相关研究的他，开始接触拉索一些研究，随着研究深入，他对拉索越来越感兴趣。为了深度参与拉索项目，王玉东从意大利回国，博士毕业后便正式参与到拉索建设中。从对世界地图的好奇，到对宇宙地图的探索，从一个旁观者到一名建设者，王玉东表示：“能够亲手建设自己的宇宙线项目，有机会在该领域进行领跑，心里倍感自豪。”
王玉东在安装校准反射镜
王玉东主要负责的是广角切伦科夫望远镜中反射镜的安装和调试，这对望远镜的重要性相当于眼睛的眼角膜。“我学的专业是粒子物理与原子核物理，刚加入这个团队后交给我的任务是光学方面的，所以一切都得自己慢慢摸索。”王玉东说，2019年整个下半年，他超过一半的时间都在出差，在缺乏外界详细指导情况下，他和工人一起摸索反射镜安装校准技术，将原本需要3天安装好的反射镜缩短到1天。
和拉索项目的大部分科研工作者一样，王玉东很多时候都是和工人一起安装调试设备，风吹日晒和高海拔的强烈紫外线让王玉东黑了好几度。“我妻子都和我开玩笑说，觉得我不像科研工作者，整天都在工地上干活。”王玉东说。
水切伦科夫望远镜探测器阵列内部
除了王玉东在室外面临的考验，拉索另一支团队在室内也经历了别样的考验。曹臻介绍，总面积78000千平方米的水切伦科夫探测器阵列，是由一支平均年龄37岁的青年科学家团队建设完成，在面对约2.5个水立方大小、装有35万吨水的探测器阵列，科学家们将3120个光电倍增管安装到78000千平方米阵列中，再注满纯净水。“注水前的巨大密闭水池内不见阳光，整个安装季基本保持在零下4摄氏度左右，工作环境非常具有挑战性。” 曹臻说。
第一期望远镜建设完成，开始试运行后，本该松一口气的王玉东却又遇到了难题。原本冬季应该比较干燥的海子山，因为昼夜温差较大，望远镜的反射镜在凌晨会出现结霜结露的现象，不仅会导致反射镜的反射率发生变化，当融化时还会与尘土一道污染反射镜表面，降低反射率。为了解决这个问题，王玉东和他的团队在每块反射镜的后面都缠绕上了加热带，相当于为每块反射镜加上了“暖宝宝”，从而解决了结霜结露的问题。
开启超高能时代
看到更丰富的宇宙色彩
公元1054年，北宋司天监杨惟德观测到一颗仅次于月亮的明亮天体，更为奇怪的是，这颗星星在白天依然散发着光芒，以至于当时中国、阿拉伯和日本天文学家都记录下了这一奇异天象。
此后人们证实，这是一次超新星爆发，这次爆发所产生的蟹状星云，是人类历史上首颗被确认为超新星爆发遗迹的天体。在往后的日子里，人们从射电、红外、光学、紫外、X射线到“甚高能”伽马射线，在各种不同波段上研究了其光谱。使得蟹状星云成为人类认识最全面的天体之一。
不过，在蟹状星云的图景中，仍然缺失着重要的一环，那就是超高能的伽马射线，拉索的出现，让我们得以通过全新的视角观测蟹状星云。2021年7月，科研人员用建成四分之三的拉索，精确测量了蟹状星云的亮度，该成果发布在《科学》杂志上。
“看见”不一样的“宇宙地图”，拉索之所以能成为人类最灵敏的“火眼金睛”，离不开一系列关键技术创新。
星空下的拉索项目观测台
王玉东介绍，以他参与建设的广角切仑科夫望远镜为例，其中硅光电倍增管相机的运用大大增加了观测的效率。如果把广角切仑科夫望远镜比作眼睛，硅光电倍增管相机则是这只眼睛的视网膜，原先，望远镜的研制人员打算使用普通的光电倍增管，可却面临着致命的缺点，在较强的光线下使用会降低其寿命，这就使得望远镜就连在有月光的晚上都难以开机，为了确保有足够长的探测时间，科研人员作出了临时换将的重大决定，克服一系列困难，用硅光电倍增管替换了原先的光电倍增管，使得在有月亮的夜晚也能开机观测。
此外，水切伦科夫探测器阵列在建设过程中，也进行了工艺方案优化。探测器单元的关键部件使用了具有我国自主知识产权、国际上最大灵敏面积的新一代20英寸光电倍增管，增强了拉索对50-300GeV能段伽马射线的探测能力，并且大幅提升了其对伽马射线暴等瞬态现象的探测灵敏度。
因为工程量大，工期长，拉索采取边建设边运行的方式，已经产生出不少令世界瞩目的成果。除了测定蟹状星云“标准烛光”超高能段亮度，2021年5月17日，拉索还发现首批“拍电子伏加速器”和最高能量光子，开启“超高能伽马天文学”时代，该成果发布在《自然》期刊上；2022年2月3日，国际物理学权威杂志《物理评论快报》发表“拉索”最新成果 ，再次验证爱因斯坦相对论时空对称正确性。
曹臻介绍，在一系列重大成果背后，拉索最大的意义，在于超高能伽马射线研究的时代的开启。1989年，惠普尔天文台的实验组成功发现了首个具有0.1 TeV以上伽马辐射的天体，标志着甚高能伽马射线天文学时代的开启，在经过近30年的辉煌发展后，由拉索开启的超高能伽马射线研究的时代，让人们得以用全新的视角去研究宇宙和各类天体。
超高能伽马射线研究意味着什么？曹臻打了个比方，我们肉眼可见的太阳光光谱，是红橙黄绿青蓝紫，眼中的世界斑斓精彩。但拉索之前好比只有六色，没有紫色。相关的理论都建立在这种‘缺紫’的观测给大家所描绘的图像基础之上，但拉索能观测到更高能的伽马射线，打开了这个称之为超高能伽马的波段，使得我们看见了更加丰富、色彩完整的宇宙，发现一个全新的宇宙面貌。
拉索的意义是什么？
对话拉索科研工作者王玉东
封面新闻：您从事拉索项目以后，觉得大家最关心或者被问得最多的问题是什么？
王玉东：有好几次别人问我，你们这个望远镜，你们这个拉索项目到底做啥的，到底有啥用？说实话，我一开始还是比较蒙的。因为我深知这些东西距离我们现实生活实在是太过遥远，我该怎么去讲述这个事情呢？
起初当被问到这样的问题时，我内心还是有些尴尬的。我不想像丁肇中一样回答，我们做的事情没有用。但是这个用处到底该怎么讲呢？如果是十年前，我可能真的支支吾吾，但是当我加入这个望远镜项目后，我才慢慢有了一些想法。
封面新闻：具体是什么想法，这些想法又是怎样产生的呢？
王玉东：当时是在望远镜的机械加工厂，工作休息之余，那里的师傅问我，你们这个望远镜是不是看得很远，你们这个到底是什么用处？我一开始的确有点懵，他问的问题，同样是我需要问我自己的问题。我当时是有些紧张的，我一时不知该如何回答，停顿了几秒后，我说我们现在做的事情，做的研究跟我们当下生活的确联系不那么紧密，我们的研究是面向未来的，是为了以后做打算的。我们人类不能一直在地球上，总有一天会离开地球离开太阳系，在星际中航行，在实现这些之前，我们需要对宇宙进行详细的了解和研究。我们现在做的只是向这个方向迈了一小步而已……
封面新闻：您的意思是要明白拉索的意义，需要放到人类文明发展的长河中去看吗？
王玉东：人类文明史不过五千年，随着科技的进步，人类能够利用的资源和能源越来越多，形式也越来越高级。随着人们对生存环境的认识加深，我们越来越清楚地认识到，一直停留在地球上，人类是没有出路的。人类需要驾驭更高级的能量形式，是怎样的，我也不知道。需要掌握更多的资源和空间，至少不会是地球或者到月球这么小的范围。20世纪开始的载人航天，登月计划，以及我国提出的行星探测计划，都是这伟大征程的开始。
人类的未来在那大海般的星辰中。从屈原发出天问开始，到伽利略将望远镜转向天空，苏联的“东方一号”上天，苏联的加加林遨游太空，美国的阿姆斯特丹在月球上迈出的一小步，再到今天我国追赶的步伐。人类从未放弃向宇宙进发，我们的征途必将是星辰大海。
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