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評【拉索 開啟人類高能宇宙新視界】:浩瀚星空之下的逐夢人

2024-10-21科學
文/尹傳紅
在人類文明的長河中,對宇宙的探索從未停止。黑格爾說:「一個民族有一群仰望星空的人,他們才有希望。」
從文明起源之初,人類就開始仰望星空,以期從無盡的時間空間之中,映照地球的運轉,探察繁衍的軌跡,找尋自己的位置,推演未來的圖景。如果說,地質學家、考古學家們探尋的是地球變遷的過往,那麽,天文學家們則一直在追尋宇宙演化的軌跡,探索著人類目前還無法抵達的遠方。
研究宇宙線及其起源,可謂是人類探索宇宙的重要途徑。宇宙線被發現一百多年以來,相關探索研究已產生數枚諾貝爾獎牌,但依然有眾多的謎題待解。宇宙線起源,因此被國際物理學界列為「新世紀11個科學問題」之一。對它的研究,跨越了多個學科領域的科學前沿。這當中,也閃耀著中國科學家的身影。
讓我們先將視線轉向Gamma射線暴。
這是「宇宙大爆炸」之後最劇烈的天體爆炸現象,萬億電子伏特(TeV)以上輻射觀測對揭示其爆炸過程、輻射機制和探索新物理前沿都具有重要意義。2022年10月9日,史上最亮的Gamma射線暴GRB 221009A爆發訊號飛越24億光年的時空抵達地球。由中國科學院高能物理研究所曹臻領導的高海拔宇宙線觀測站(簡稱「拉索」,英文LHAASO)國際合作組,憑借「拉索」前所未有的高靈敏度和大視場優勢,在國際上首次完整記錄了Gamma射線暴萬億電子伏特以上高能光子爆發的全過程,包括高能光子亮度在早期的快速增強過程,以及後期亮度突然快速減弱,由此確定此Gamma射線暴的極端相對論噴流具有迄今已知最小的張角,進而揭開了此Gamma射線暴成為史上最亮的秘密。
此外,「拉索」還精確測量了該Gamma射線暴亮度隨光子能量的變化,發現其亮度隨能量變化的規律保持穩定,觀測能譜延伸至十萬億電子伏特以上,超出了理論預期,從而挑戰了Gamma射線暴余輝輻射的標準模型。
再來看看「拉索」。這是中國在「十二五」時期規劃建設的以「探索宇宙線起源」為核心科學目標的國家重大科技基礎設施,也是目前世界上靈敏度最高的Gamma天文探測裝置。它位於四川省稻城縣海拔4410米的海子山。從2015年立項,到2021年完成建設,「拉索」一邊建設一邊觀測,為人類開啟了一扇觀測宇宙的全新視窗。前述「‘拉索’發現史上最亮Gamma暴的極窄噴流和十萬億電子伏特光子」,入選了2023年度「中國科學十大進展」。未來,它還將助力中國粒子天體物理研究走向世界最前沿,向當今最重要的科學前沿課題——高能宇宙線起源問題發起沖擊。
【拉索 開啟人類高能宇宙新視界】
作為近年來中國投入巨資建起的大科學裝置,「拉索」肩負著科技創新的重任,但卻不為公眾所熟知。為此,四川科學技術出版社策劃出版了【拉索 開啟人類高能宇宙新視界】一書,其價值不言而喻。這本書為我們深度講述了一群仰望星空的逐夢人,以勇氣、智慧和毅力建設「拉索」,開啟人類高能宇宙新視界的故事。書中以「拉索」的建設歷程和科學發現為主線,生動呈現了勇敢追求真理、不斷探索未知的科學家群像;詳細敘述了「拉索」工程建設的艱辛與成就;深刻揭示了透過測量宇宙線來探索高能宇宙的奧秘;深情回顧了中國宇宙線研究如何從「零」起步,經歷跟跑、並跑直到引領的非凡蛻變;精彩描繪了三代宇宙線學人朝著國際前沿接力奔跑的動人篇章,以及他們勇於叩問蒼穹、敢於挑戰「不可能」的科學精神。
特別值得一提的是,本書由中國科學院院士、中國科學院高能物理研究所首席科學家曹臻,中國科學院高能物理研究所「拉索」工程辦主任、天府宇宙線研究中心常務副主任白雲翔撰寫。曹臻院士是中國前沿科技領域——宇宙線研究發展的見證者、參與者。他領銜建成的高海拔宇宙線觀測站「拉索」,探測到了迄今為止人類所測到的最高能量Gamma光子,開啟了「超高能Gamma射線」天文學新時代。來自科研工作一線的兩位作者,不僅深度參與了「拉索」的立項和建設,還親自見證了這一重大科學裝置從構想到實作的全過程。因此,【拉索 開啟人類高能宇宙新視界】一書不僅包含了豐富的科學知識,還蘊含了科學家們對宇宙線研究的深刻理解和獨到見解。
【拉索 開啟人類高能宇宙新視界】不僅是一本反映前沿科技進展的科普讀物,一部見證中國科學力量崛起的紀實作品,更是一首催人奮進的科學探索史詩。它記錄了過去,更照亮了未來。隨著「拉索」專案的不斷推進,我們有理由相信,這群浩瀚星空之下的逐夢人在宇宙探索領域的貢獻,一定會被銘記在人類未來的宇宙史中。
作者簡介: 尹傳紅 科普時報社社長、中國科普作家協會副理事長、國家林業和草原局林草科普首席專家。