
卢洪奎在实验室调试电磁粒子探测器。

李聪(左)和同事在海子山检查μ介子探测器的电子板。

高空宇宙线观测站“Raso”的鸟瞰图。以上图片均由受访者提供
他个子不高,皮肤黝黑,笑起来有点害羞。眼前这个戴眼镜的年轻人,已经与四川省稻城县海子山的高空宇宙线观测站“拉索”(Raso)结缘12年了。 2012年,90后的李从刚满21岁,还在上学。他在一次项目调研中结识了“拉索”,从此在高原扎根。 “项目建设期间,我花了四分之一的时间在海子山安装和调试探测器。”现为中科院高能物理研究所副研究员的李聪说。
“拉索”是世界上最高、最大、最灵敏的超高能伽马射线探测装置。它位于青藏高原最大的古冰体遗迹海子山。宇宙射线是来自外太空的高能粒子。它们看不见、摸不着,却无时无刻不在以不同的角度闯入大地。由于它承载着宇宙起源、天体演化、太阳活动、地球空间环境等重要科学信息,因此又被形象地称为“来自外太空的信”。
“拉索”团队约63%为35岁以下年轻人,他们在海子山等待来自太空的使者,传递宇宙秘密,实现多项重大自主技术创新,推动航天科技创新发展。先进的检测技术,紧跟青春的步伐。停止。 2024年,球队荣获第28届“中国青年五四奖章”。
建造:
与首席科学家一起拧螺丝
初冬的海子山,岩石裸露,草木枯黄。站在观景台上,“罗索”仿佛是一场与宇宙对弈的巨大棋局。在这里,探测器既位于水中又位于水面的土堆中。各种探测技术捕捉到这里的宇宙射线的痕迹。
《罗索》的选景历时5年。
有了设计方案,团队走遍了从西藏到青海、从云南到四川的几乎所有具有高海拔特征的地区。最终在稻城找到了符合实验条件的海子山。 “首先,海拔足够高,可以减少大气层对宇宙线测量的不利影响。其次,地势平坦,交通便利,水资源充足,可以满足生产大型仪器的需要。”一定量的超纯水。”作为公司电磁粒子探测器研制组A组成员,35岁的卢洪奎常年奔赴工作第一线。
2015年,“Raso”获得国家发改委批准。 2017年主体工程开工建设,建设工期4年,总投资约12亿元。
根据设计规划,位于中心的7.8万平方米的水切伦科夫探测器阵列由3120个单元探测器组成。在安装过程中,与验证阶段的小实验不同,定位和调平在实际操作中非常关键。一排有30个探测器,中心必须调整到一个激光器。这让“拉索”队切伦科夫探测器组工程师李凯陷入了困境。经过深思熟虑,他决定从安装过程的源头入手,努力减少调整问题。
“通过改进结构设计,我们花了一个月的时间统一了探测器的工装标准。”李凯说,那段日子,大家加班加点,赶工期。 “最后阶段,电源盒的螺丝还没有拧紧。”拧紧后,团队首席科学家曹震先生和我们一起拧紧螺丝。”
在风雪中沿着陡坡安装电磁粒子探测器时,卢洪奎拿着设备将其定位在冰碛岭上。 “碎石很多,高差很大,走路很困难,必须弯腰,靠近斜坡走。”卢洪奎说,确定点后,他系了一条红线作为标记。第一批33台电磁粒子探测器光是定位就花了一周的时间。
为了解决安装μ介子探测器时信号弱的问题,李从总是白天上山安装调试,晚上回去分析数据。经过反复测量检测袋内物质的反射率和水质,我们终于发现了问题。随后,立即对流程进行改进并重新测试。经过半年多的时间,μ子探测器的信号问题得到解决。
从切伦科夫探测器阵列建成,到电磁粒子探测器安装完成,再到μ介子探测器调试完成,经过科研人员日夜努力,建成了一座大型科学装置。
坚守:
用一半的氧气做两倍的工作
“我们先坐飞机到成都,再转机到稻城,最后坐车上山。一到就感觉头晕,睡不着,吃不下饭,浑身难受了好几个小时。”天。”李凯还记得第一次上山时的情景。 。
李凯,1991年出生,山西人。这是他第一次踏上青藏高原。高冷、缺氧、头晕,各种不适扑面而来。在高海拔地区安装水切伦科夫探测器是一项体力活,做剧烈活动就会上气不接下气。
李凯已经忍受了很多个零下30摄氏度的夜晚了,他都数不清了。 “最困难的是安装环境漆黑一片,还要用探照灯工作,一整天都忙忙碌碌。有时从泳池里出来,我都分不清是白天还是黑夜了。”
原来,“拉索”是我国第三代高山宇宙线实验室。它由5216个电磁粒子探测器和1188个μ子探测器组成的1平方公里地面簇射粒子探测器阵列和7.8万平方米的水切口组成。它由三个主要阵列组成:切伦科夫探测器阵列和18个广角切伦科夫望远镜。水切伦科夫探测器阵列建成时,三个水池总面积超过7万平方米,含有35万吨纯净水,深4.5米。金属结构屋顶覆盖了整个水池,施工期间几乎处于完全黑暗的状态。 。
我划着船,进入了探测器的内部。越往里面走,我的体温就越低。放眼望去,除了手电筒的光亮之外,就是无尽的黑暗。 “这里的水温很低,接近0摄氏度,湿度超过90%。”李凯熟练地拉着绳子,一边划一边说道。设备硬件安装完毕后,他每年两次上山,对水切伦科夫探测器进行维护和检查。
谈及为何面对各种困难都能坚持下来,李凯说:“时间久了,我就习惯了,而且我身边还有很多志同道合的朋友!”
学生时代的一次研究项目中,李从认识了“拉索”。 “当时我正在研究光信号在超纯水中的衰减长度,这也是μ子探测器研发过程中的一个关键性能指标。”李从回忆,从设计到验证,花了三年时间。实验室的研究成果必须搬到海子山进行实践。
高原气候极其恶劣。 “外面经常下雪,我们就在帐篷里做实验。有时帐篷被风吹走了,我们就把它追回来。”李从说道:“我们要用一半的氧气,才能做双倍的功。”每当我感到自己在努力的时候,就想起前辈们的坚持,每个人都可以满血复活。
研究:
探索的过程是一种享受
为了充分利用观测资源,“Raso”团队的想法是“同时建设和运营”。第一年,先建1/4,运行半年。然后建1/4补足1/2,再运行半年。
令人惊奇的是,2020年,刚刚完工一半的“拉索”号就迎来了第一个重大科学发现。 “拉索”在银河系发现了大量超高能宇宙加速器,记录了1.4拍(一拍等于千万亿)电子伏特的伽马光子,这是人类观测到的最高能量光子。
此后,结果陆续浮出水面。
今年2月,“套索”团队报告了又一重大发现:在距地球约5000光年的天鹅座恒星形成区域发现了巨型超高能伽马射线气泡结构。这是历史上第一次发现超过一亿的能量。数十亿电子伏特的宇宙射线的起源。
“这次‘罗索’最大的发现是发现了一个类似大球的气泡状结构。通过数据,我们认为气泡状结构的中心可能就是宇宙射线的起源。”作为一名研究参与者,李从掩饰不住自己的兴奋。 。收集数据、分析信息、编程……项目完成后,他马不停蹄地投入到数据观察中。 “如果项目没有完成,我会一直思考。有时我会灵光一现,找到一个想法,我就会抓紧时间。”编程和录音。 “对于他来说,探索的过程是一种享受。
如今,基于“罗索”数据,陆洪奎也在开展“深度学习在‘罗索’实验数据分析中的应用”研究。早上上班后,我先看文献,然后进行数据分析。 “近期,我们利用深度学习模型,对高能宇宙线中的质子和氦核进行了高效筛选,实现了更好的粒子识别。与传统方法相比,通过深度学习的识别准确率得到了显着提升。”卢洪奎说。
从“拉索”长大的李凯投资了一个新的研究项目——开发高能水下中微子望远镜实验。在这位年轻的研究员眼里,“拉索”带给他的更多,是一种坚忍不拔的精神和勇于探索的精神。这段经历也会激励他面对困难。
曾几何时,半夜狼嚎的海子山,是当地人所说的“连牦牛都不敢去”的地方。如今,稻城的“拉佐”是世界上海拔最高、规模最大、灵敏度最高的宇宙线观测站。 。 “罗索”就像浩瀚宇宙中的一个邮箱,不断收到来自宇宙之外的信件。对于团队里这些追问宇宙的年轻人来说,新宇宙的大门已经被推开。他们肩负着开拓创新的责任。使命,创造一个又一个奇迹。
《人民日报》(2024年12月08日第06页)


