宇宙起源|守候神秘的“宇宙信使”( 二 )
曹臻告诉采访人员,目前在建的拉索,属于中国第三代高山宇宙线实验室 。
空中俯瞰,占地2040亩的高海拔宇宙线观测站犹如一枚铜钱,坐落在海子山上 。观测站共有4种探测器阵列:5195个电磁粒子探测器、1188个缪子探测器、3000路水切伦科夫探测器单元,以及18台广角切伦科夫望远镜 。
据曹臻介绍,宇宙线中的伽马射线是由高能光子组成的粒子流,它进入地球大气后会与大气中的原子核发生碰撞,形成一系列新粒子,纷纷落到地面 。拉索的这4种探测器阵列,就分别对这些从天而降的粒子进行探测 。
比如,水切伦科夫探测器阵列专门用来探测能量较低的宇宙线,电磁粒子探测器阵列和缪子探测器阵列主要用于探测能量稍高的宇宙线,广角切伦科夫望远镜阵列将对宇宙线能谱进行高精度测量 。
“四大阵列互相配合,对于宇宙线特征、起源等进行精密分析和研究,最终有望破解宇宙线起源难题 。”曹臻说 。
从陪跑到主导
几代人30年接力奋斗,为中国宇宙线研究打下坚实基础
作为拉索项目首席科学家,曹臻只要不用辗转于各种研讨和会议,就回到海子山工地现场,和同事们一起参与建设 。大到整个工程的进度,小到地下管道埋放的深浅,每个细节都会一一把控 。
自1987年到高能所攻读研究生起,曹臻便与宇宙线结下了不解之缘 。此后的几十年里,他参与和见证了中国宇宙线研究领域的许多重要历史时刻 。
上世纪50年代,我国开始了在宇宙线领域的探索 。
1951年,首个宇宙线研究组在中科院成立 。随后,第一代研究者张文裕、王淦昌、肖健等人便开始着手筹建高山宇宙线实验室 。3年后,在海拔3200米的云南东川落雪山上,中国第一个高山宇宙线实验室——落雪站如期建成 。实验室使用传统的云雾式探测器进行研究,当时算得上是世界上规模最大、水平最先进的同类装置之一 。
遗憾的是,由于种种原因,落雪站直到上世纪70年代才真正投入运行使用,那时国外已有了更先进的探测装置 。
眼见与国际水平差距日渐加大,科研人员意识到,想要迎头赶上,就必须充分了解学科的国际发展态势和技术进步状况,找到新的主攻方向和实验手段 。
改革开放后,时为高能所研究员的谭有恒到日本留学 。日本先进的综合性空气簇射阵列让他眼前一亮,产生了在中国做类似实验的想法 。回国后,他立即申请经费,希望能在中国建设世界级宇宙线观测基地 。
在谭有恒等人的积极倡导和努力下,1989年,西藏羊八井宇宙线国际观测站获准开始建设,计划开展中日合作的ASgamma实验和中意合作的ARGO—YBJ实验 。
“ASgamma实验时期,我们经验很少,经费也不足,能提供的就是地方和人力 。”曹臻印象中,中方负责羊八井基地建设,日方提供阵列设备 。
1990年1月,拥有45个探测器的羊八井一期小阵列和羊八井宇宙线观测站初步建成 。不久后,还是高能所研究生的曹臻,进入羊八井当上了值班观测人员 。“我在那里的工作很简单,就是负责录取观测数据 。根据数据写成并拿到国际上发表的文章,都是由日方主导 。”
但不得不承认,那段时期对于中国宇宙线研究的发展促进不小 。
“在合作过程中,我们学习到很多东西,同时也培养和锻炼了一批优秀的青年人才 。”曹臻说 。
经过前期的学习和成长,到了2000年,在中意合作的实验项目当中,中国的实力明显增强 。
“从建设到研究,双方无论是在经费,还是研发人力的投入,以及最后科学论文的完成发表上,都是按照1∶1的比例合作分配 。”曹臻说,“而且,最终我们也做出了非常好的成果 。”
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