呂洪魁在實驗室調(diào)試電磁粒子探測器。
李驄（左）和同事在海子山上檢查繆子探測器電子學(xué)板。
高海拔宇宙線觀測站“拉索”俯瞰圖。
以上圖片均為受訪者提供
個頭不高，皮膚黝黑，笑的時候有些靦腆。眼前這位戴著眼鏡的小伙子，與四川省稻城縣海子山的高海拔宇宙線觀測站“拉索”（LHAASO）結(jié)緣已有12年。2012年，90后李驄剛滿21歲，尚在求學(xué)階段，因一次課題研究與“拉索”相遇，自此扎根高原。“工程建設(shè)時，為了安裝、調(diào)試探測器，一年中我有1/4的時間在海子山。”如今已成為中國科學(xué)院高能物理研究所副研究員的李驄說。
“拉索”是世界上海拔最高、規(guī)模最大、靈敏度最強的超高能伽馬射線探測裝置，位于青藏高原最大的古冰體遺跡——海子山。宇宙線是來自外太空的高能粒子，看不見、摸不著，卻每時每刻以不同角度闖入地球。因其攜帶著宇宙起源、天體演化、太陽活動及地球空間環(huán)境等重要科學(xué)信息，也被形象地稱為“天外來信”。
“拉索”團隊35周歲以下青年占比約為63%，他們在海子山等候天外信使、傳遞宇宙奧秘，實現(xiàn)多項重大自主技術(shù)創(chuàng)新，推動先進探測技術(shù)革新發(fā)展，在青春的賽道上步履不停。2024年，團隊獲第二十八屆“中國青年五四獎?wù)隆薄?/p>
建設(shè)：
和首席科學(xué)家一起擰螺絲
初冬，海子山上，巖石裸露，草木枯黃。站在瞭望臺上看，“拉索”仿佛是一盤和宇宙對弈的巨大棋局。在這里，探測器既有在水里的，也有在地表上土堆中的，各式各樣的探測技術(shù)捕捉著宇宙線來此的蹤跡。
“拉索”選址，花了5年。
帶著設(shè)計方案，從西藏到青海，從云南到四川，團隊將具備高海拔特征的區(qū)域幾乎跑遍。最終，在稻城找到了符合實驗條件的海子山。“首先，海拔足夠高，可以減少大氣對宇宙線測量的不利影響。其次，地勢平坦，交通便利，水資源充足，能夠滿足生產(chǎn)大量超純水的需求。”作為團隊中電磁粒子探測器研制組的一員，35歲的呂洪魁常年奔走在工作一線。
2015年，“拉索”獲得國家發(fā)展改革委批復(fù)立項。2017年，主體工程啟動建設(shè)，建設(shè)周期4年，總投資約12億元。
按照設(shè)計方案，位于中心的7.8萬平方米的水切倫科夫探測器陣列由3120個單元探測器組成。安裝工藝過程中，不同于驗證階段的小型實驗，實際操作起來，定位與調(diào)平十分關(guān)鍵。一排30個探測器，中心全要調(diào)到一條激光上，這讓“拉索”團隊水切倫科夫探測器組工程師李凱犯了難。思來想去，他決定，從安裝工藝的源頭做起，力爭減少調(diào)節(jié)問題。
“通過改良結(jié)構(gòu)設(shè)計，我們花了一個月時間，把探測器的工裝標準做了統(tǒng)一。”李凱說，那段日子，為趕工期，大伙加班加點，“收尾階段，電源盒的螺絲還沒擰完，團隊首席科學(xué)家曹臻老師和我們一起擰螺絲。”
頂著風(fēng)雪，沿著陡坡，安裝電磁粒子探測器時，呂洪魁拿著設(shè)備，在冰磧壟上現(xiàn)場定位。“碎石多，高差大，行走都難，得彎著腰，貼著坡走才行。”呂洪魁說，確定點位之后，他就拴一根紅線作為標記，首批33臺電磁粒子探測器，光定位就花了一個星期。
為解決繆子探測器安裝時信號較弱的問題，李驄總是白天上山安裝調(diào)試，晚上回去分析數(shù)據(jù)。反復(fù)測量探測器內(nèi)袋材料反射率和水質(zhì)，終于發(fā)現(xiàn)問題所在。緊接著，改進工藝，重新測試，歷經(jīng)大半年，繆子探測器的信號問題才得以解決。
從水切倫科夫探測器陣列建成，到電磁粒子探測器完成安裝，再到繆子探測器完成調(diào)試，在科研人員夜以繼日的奮斗下，一座大科學(xué)裝置拔地而起。
堅守：
用一半的氧氣干雙倍的活
“先坐飛機到成都，再轉(zhuǎn)機到稻城，最后坐車上山。一到就頭暈，睡不著覺，吃不下飯，難受了好幾天。”第一次上山時的場景，李凱至今記憶猶新。
1991年出生的李凱是山西人，那一回，是他頭一次上青藏高原。高寒、缺氧、頭暈，種種不適撲面而來。在高海拔地區(qū)進行水切倫科夫探測器安裝是個體力活兒，稍一劇烈活動，就會喘不上氣。
扛過了多少個零下30攝氏度的夜晚，李凱也數(shù)不清了，“最難熬的還是全黑的安裝環(huán)境，打著探照燈干活，一忙就是一整天。有時從池子出來后，我都分不清是白天還是夜晚。”
原來，“拉索”作為我國第三代高山宇宙線實驗室，由5216個電磁粒子探測器和1188個繆子探測器構(gòu)成的1平方公里地面簇射粒子探測器陣列、7.8萬平方米的水切倫科夫探測器陣列、18臺廣角切倫科夫望遠鏡等三大陣列組成。建設(shè)水切倫科夫探測器陣列時，3個水池共7萬多平方米，有35萬噸純水，足有4.5米深，金屬結(jié)構(gòu)的屋頂罩住整個水池，建設(shè)期間幾乎處于完全黑暗的環(huán)境。
劃著小船，進入探測器內(nèi)部，越往里走，體溫越低，縱目所及，除了手電筒射出的光亮，便是無盡的黑暗。“這里水溫很低，接近0攝氏度，濕度超過90%。”李凱熟練地拉開繩索，邊劃船邊說。設(shè)備硬件安裝好后，每年他都要上山兩次，對水切倫科夫探測器進行維護檢修。
面對種種困難，談及為何能夠堅持，李凱說：“時間一長，就適應(yīng)了。再說了，我還有這么多志同道合的小伙伴一起呢！”
學(xué)生時代的一次課題研究，讓李驄與“拉索”相遇。“當(dāng)時我研究的是光信號在超純水中的衰減長度，這也是繆子探測器研制過程中的一個關(guān)鍵性能指標。”李驄回憶，從設(shè)計到驗證，一鉆研進去，就是3年。實驗室里的研究結(jié)果，還得搬到海子山上實踐。
高原氣候，極其嚴酷。“經(jīng)常外邊下雪，我們在帳篷里做實驗，有時帳篷被風(fēng)刮跑，就追著找回來。”李驄說，“我們是要用一半的氧氣干雙倍的活。”每當(dāng)覺得辛苦的時候，想想前輩們的堅守，大伙又能滿血復(fù)活。
科研：
探索的過程是一種享受
為了充分利用觀測資源，“拉索”團隊的思路是“邊建設(shè)，邊運行”。第一年，先建1/4，運行半年，再建1/4，湊成1/2，再運行半年。
令人驚喜的是，2020年，剛剛建成一半的“拉索”就迎來了第一個重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)。“拉索”在銀河系內(nèi)發(fā)現(xiàn)大量超高能宇宙加速器，并記錄到1.4拍（1拍等于千萬億）電子伏的伽馬光子，這是人類觀測到的最高能量光子。
此后，成果接連涌現(xiàn)。
今年2月，“拉索”團隊再傳重大發(fā)現(xiàn)：在距離地球5000光年左右的天鵝座恒星形成區(qū)，發(fā)現(xiàn)一個巨型超高能伽馬射線泡狀結(jié)構(gòu)，是歷史上首次找到能量高于1億億電子伏的宇宙線的起源天體。
“這次‘拉索’最大的發(fā)現(xiàn)是找到一個類似于大球的泡狀結(jié)構(gòu)，通過數(shù)據(jù)，我們認為泡狀結(jié)構(gòu)的中央可能就是宇宙線起源天體。”作為研究參與者，李驄難掩興奮。收集數(shù)據(jù)、分析信息、編程處理……工程建設(shè)完后，他便投入到了數(shù)據(jù)觀測中，馬不停蹄，“課題要是沒做完，心里就會老惦記。有時靈光一閃，找到思路，我就會趕緊編程記錄下來。”對他來說，探索的過程是一種享受。
如今，基于“拉索”數(shù)據(jù)，呂洪魁也在開展“深度學(xué)習(xí)在‘拉索’實驗數(shù)據(jù)分析中的應(yīng)用”研究。早上到崗之后，首先閱讀文獻，然后進行數(shù)據(jù)分析。“最近我們利用深度學(xué)習(xí)模型，高效地挑選出了高能宇宙線中的質(zhì)子和氦核，實現(xiàn)了更好的粒子鑒別。與傳統(tǒng)方法相比，通過深度學(xué)習(xí)進行鑒別，準確率得到了明顯提升。”呂洪魁說。
而從“拉索”成長起來的李凱，則投入到了一個全新研究項目——高能水下中微子望遠鏡實驗的研制工作。在這個年輕的科研人員看來，“拉索”帶給他更多的，是一種堅持不懈、勇于探索的精神，這段經(jīng)歷，也會激勵著他迎難而上。
曾經(jīng)，海子山上，午夜狼嚎聲響，是當(dāng)?shù)厝丝谥小斑B牦牛都不去的地方”；如今，稻城“拉索”，是目前世界上海拔最高、規(guī)模最大、靈敏度最強的宇宙線觀測站。“拉索”好似茫茫宇宙中的一個郵箱，一刻不停接收著天外來信，對于團隊中這群問天求索的年輕人來說，一個新宇宙的大門已被推開，他們肩負著開拓和創(chuàng)新的使命，創(chuàng)造出了一個又一個奇跡。
《 人民日報 》（ 2024年12月08日 06 版）