中国大科学装置“拉锁”：向宇宙线起源世纪之谜发起冲击

记者近日从中科院高能物理研究所获悉，我国最新天文大科学装置——“高海拔宇宙线观测站”（ＬＨＡＡＳＯ，音译为“拉锁”）项目今年７月在海拔４４１０米的四川省稻城县海子山开始基础设施建设。该项目建成后有望向宇宙线起源这一世纪之谜发起冲击。

宇宙线是来自宇宙空间的高能粒子，是人类获取太阳系外物质样本的唯一渠道，被科学家认为是传递“宇宙大事件”的信使和发现“宇宙加速器”的探针。

中科院高能物理研究所研究员、高海拔宇宙线观测站项目首席科学家曹臻介绍，宇宙线及其起源是人类探索宇宙及其演化的重要途径，自１９１２年宇宙线被发现以来，与之相关的研究已经获得了数枚诺贝尔奖牌，但人类始终没有发现宇宙线的起源，这成为困扰人类的“世纪之谜”，在２１世纪重大科学问题中位列第五。

ＬＨＡＡＳＯ项目正是瞄准宇宙线起源这一重大科学难题而提出的，是《国家重大科技基础设施建设中长期规划（２０１２－２０３０年）》在“十二五”期间优先支持的项目，由国家发改委于２０１５年１２月３１日批准立项，投资约１２亿元人民币，建设周期为５年。

曹臻介绍，ＬＨＡＡＳＯ探测阵列由３个主要的部分组成：首先是一个深５米、占地８万平方米的水池，这个完全密封、一片漆黑、面积有两个半北京水立方大小的水池，布满３０００个左右的测量单元，能够收集到非常遥远的星体，比如３亿光年外黑洞爆发时产生的伽马光子，它专门用来探测能量较低的宇宙线；第二部分是一个约１平方公里的复合地面阵列，约５２００个闪烁体探测器按边长１５米的正三角形点阵来排布，同时在２．５米的地下每隔３０米布设约１２００个缪子探测器，用于探测能量稍高的宇宙线伽马光子；第三类装置由１２个望远镜系统组成，用于能量更高的宇宙线能谱高精度测量。这三类探测器彼此联动，组成巨大的复合探测装置。

“ＬＨＡＡＳＯ项目集合了三个世界之最。”曹臻说，一是在１万亿电子伏特附近的甚高能伽马射线巡天探测方面，灵敏度世界第一；二是１００万亿电子伏特附近的高能伽马射线探测方面，灵敏度世界第一；三是三类探测器复合，覆盖的宇宙线能量测量范围世界最广。

“利用如此精心布置的大型探测装置，理论上讲应该能找到宇宙线的起源，这也是ＬＨＡＡＳＯ的核心目标。”曹臻说，另外它的发现还可能扩展到意想不到的领域，如捕捉到伽马暴，人类已知的最剧烈的天体爆炸过程，就有可能挑战爱因斯坦的相对论、经典引力理论等基本物理问题。”

目前ＬＨＡＡＳＯ项目集合了国内２０多个科研院校的百余名科学家，法国、意大利、瑞典等国也拟加入ＬＨＡＡＳＯ项目国际合作组，未来合作国家还会进一步增加。

据介绍，项目的预先研究从２００８年开始，科研人员在我国高海拔地区进行了广泛选址，最终于２０１４年选定稻城海子山。目前探测器的自主研制也已经完成，并在西藏羊八井开展了小规模试验。