四川稻城高海拔宇宙线观测站。新华社记者喻菲摄

　　新华社北京10月21日电（记者 喻菲）四川稻城4400米的海子山上，中国科学家正建设200个足球场大小的宇宙线观测站，力图捕捉大气中的“粒子雨”，探索宇宙中最小与最大的世界。

　　工人和科研团队将星罗棋布的巨石炸开，在地面上挖掘出一个个大坑，建造了圆形钢筋混凝土水池，安装光电倍增管之后再覆盖2.5米厚的泥土，形成一个个大土包——缪子探测器，土包周围安装了方盒子形状的电磁粒子探测器。这两种探测器总数将分别达到1171个和5000多个。

　　三座巨大平房覆盖着超过三个“水立方”大小的地下水池，其中安装3000多个水切伦科夫探测器，精确测量遥远星体产生的高能光子。周围架设的12台广角切伦科夫望远镜将用于最高能量的宇宙线能谱高精度测量。

　　高海拔宇宙线观测站（LHAASO，音译为“拉索”）首席科学家、中科院高能物理所研究员曹臻说，目前项目进展顺利，预计今年底将完成工程一半，2020年底基本建成。

　　宇宙高能“子弹”

　　广袤宇宙中除了繁星，还隐藏一个秘密。无数粒子正以接近光的速度飞驰，它们就是宇宙线。

　　1912年奥地利物理学家维克多·赫斯意外发现了宇宙线。这些产生于宇宙深处的高能“子弹”，把人类对物质世界的认识深入到粒子层面，并把无限小的微观世界与无限大的宇观世界联系起来。

　　科学发现，在靠近地球的太空中，每分钟约有一个宇宙线粒子穿过一枚硬币大小的面积。宇宙线中90%是质子，其次是氦核，约占9%，剩下是其他各种元素的原子核、少量光子、电子、中微子以及反物质粒子等。

　　宇宙线发现后的100多年来，与之相关的研究获得5次诺贝尔奖，但人类还不清楚高能宇宙线的主要来源。什么样的物理过程把这些粒子加速到如此高的能量？它们飞往地球的旅途中经历了什么？它们在宇宙演化各阶段起什么作用？

　　世界各国纷纷投入资金与设备对其展开研究，中、美、俄、日、德等国家建有宇宙线观测站。

无人机拍摄的高海拔宇宙线观测站施工现场。新华社记者金立旺摄

　　起步

　　中国的宇宙线研究几乎与新中国同龄。上世纪50年代中国科学家在云南一座3200米的山峰上建设中国第一个宇宙线实验室——落雪站。当时实验设施算得上是世界上规模最大、水平最先进的同类装置之一。

　　然而，“文革”使研究工作受到影响。当中国科学家重新能够专注科研时，发现与他们与国际水平差距巨大。

　　改革开放后，高能物理所研究员谭有恒到日本留学。日本先进的综合性空气簇射阵列让他开了眼界，产生了在中国做类似实验的想法。他回国后申请经费，希望在中国建设世界级宇宙线观测基地。

　　在他保存的纸张泛黄的材料中记录着他的初心：“要使中国的生产和技术具有持续发展的活力，必须有自己的基础科研作背景……”

　　1989年，在谭有恒等人的带领下，西藏羊八井宇宙线国际观测站开始建设，开展了中日合作ASgamma实验和中意合作ARGO-YBJ实验。

　　今年，羊八井实验取得令人瞩目的进展：探测到迄今最高能量的宇宙伽马射线。

　　“如果祖国不强大，就不会有钱来研发探测器，不会有自己的核心技术，只能跟着外国人。中国现在有经费了，但技术和经验还需长期积累。”从2012年开始担任中日合作实验中方负责人的高能物理所研究员黄晶说。

　　云南一座3200米的山峰上建设的中国第一个宇宙线实验室——落雪站。新华社记者朱于湖、李玉龙摄

　　解答世纪之谜

　　在羊八井实验期间，曹臻就开始谋划建设新一代宇宙线观测基地，这一次他瞄准的是国际领先。他的团队历时五年跑遍了西藏、青海、云南、四川等地选址。最终，稻城以高海拔、交通便利、电力稳定、水资源充足和地方政府强有力支持等优势胜出。

　　2015年底拉索项目正式立项，主要使命是寻找宇宙线源，研究宇宙线加速和传播机制。

　　近日，在拉索犹如地下宫殿、深5米的水切伦科夫探测器二号水池中已整齐安装了900套探测器，它们不久就要被10万吨世界上最纯净的水淹没。

　　切伦科夫探测器阵列分总体副主任陈明君说，水池中的水来自附近的高山湖泊并经过严格净化，只有透明的纯净水才能让探测器更好地记录高能粒子产生的光信号。

　　上高原的一年间，陈明君瘦了30多斤。他说，能参与大科学装置建设感到非常幸运。

　　缪子探测器负责人之一的张毅说：“我们能在这样高寒、缺氧的恶劣自然环境中坚持科学探索，是传承了前辈在云南、西藏的经验和吃苦耐劳的精神。”

　　曹臻说，拉索的建设速度令国际同行赞叹不已。这不仅是科学家们卓越的研发能力和顽强的拼搏精神的体现，也受益于目前中国工业生产能力完整的配套水平，这也是中国综合国力提高的体现。

　　他说，拉索已获得国际同行高度关注，俄罗斯、瑞士、波兰、捷克等国科学家希望把设备搬到这里，澳大利亚、泰国等科研团队将直接参与，一些国际上代表性实验组表达了合作及联合观测的愿望。“拉索建成后，中国有望在宇宙线研究领域实现全球领跑。”

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责任编辑： 施歌