曹臻：“拉索”让中国走向国际宇宙线研究前沿｜院士上封面⑰

在甘孜稻城的海子山上，有这么一座大科学装置，高海拔宇宙线观测站。它是全球灵敏度最高的超高能伽马射线探测装置，开启了“超高能伽马天文学”时代。而在成都的兴隆湖畔，则坐落着LHAASO的研究平台，天府宇宙线研究中心。

曹臻在兴隆湖大讲堂上为学生们解惑

三月的兴隆湖，波光粼粼，荡漾着春意。由中国科学院成都分院联合四川天府新区管委会联合主办的第五期“兴隆湖科学大讲堂”，迎来了一场关于LHAASO的讲座。中国科学院院士，“拉索”首席科学家、运行总负责人，天府宇宙线研究中心主任曹臻以《在世界屋脊上捕捉宇宙信使》为题，讲述了宇宙线探测的故事。

从2021年7月建成并开始高质量稳定运行，到2023年正式通过国家验收，LHAASO已经稳定输出了多篇重要论文，也成为了全世界瞩目的焦点。

用LHAASO将中国文化融入世界宇宙观

近年来，我国在大科学装置上加速布局，从射电望远镜中国天眼FAST，到电磁驱动聚变大科学装置，再到LHAASO……大科学装置的建成和投入使用，让中国科学家、中国的科学机构开始在世界舞台上占有一席之地。

LHAASO

大科学装置大致分为两种：一种是通用型的大科学装置，可以直接服务于经济建设，如散裂中子源；还有一种是以纯粹科学研究为主导，专用型的科学装置，如中国天眼FAST。

LHAASO也是后者。那么，为什么我们要加速这类大科学装置的布局？

曹臻解释：“像LHAASO这样的大科学装置，虽然无法直接服务于经济建设，但它却能够对技术产生带动作用。如果我们没有对这些科学装置建设提出一些十分特殊甚至于极端的需求，一些技术很难得到发展。而某些特殊的技术手段在大科学装置的建设过程正得以实现，却发现在推进社会经济进步中发挥出重要的作用。比如，硅光电管技术，在当初研究出来是为了探测非常微弱的光信号，但眼下已经成为自动驾驶技术里运用广泛的传感器件。”

而LHAASO的建成，也让中国研究宇宙线的科学家们，站在了国际舞台的C位。

“以前我们用的大多是别人的观测数据，那是“二手货”，除非特别地独具慧眼，才能从中发现别人没有看不出来的新发现，但现在我们用的是LHAASO提供的第一手观测结果，新的发现就不断地涌现。”曹臻说，“能够有这些新的观测结果，对于宇宙线的知识体系作出来自中国的贡献，特别是用我们中国人的语言和智慧进行描述时，中国人的文化会融入人类的宇宙观。”

鼓励青年学者分享成果

实际上，LHAASO的数据并不只是被一些顶尖的科学家所掌握、研究，年轻的学者们也同样能够分享LHAASO所带来的观测结果。

2023年，北京大学物理学院2020级本科生王洛涵在物理学院马伯强教授的指导下，研究用类轴子粒子假说解释LHAASO观测站探测到来自遥远星系的10 TeV量级高能光子的可行性。结果显示，类轴子与光子的转化机制能够显著提高河外高能光子到达地球的概率，有效解释LHAASO的观测结果，或成为支持类轴子粒子存在的证据。相关成果在线发表于《物理评论D》杂志上。

曹臻认为，这正是LHAASO的建成为年轻一代学者们创造的机遇的鲜活例子：“用LHAASO进行科学观测，重要性还在于掌握了大量第一手的科学资料。有了丰富的第一手资料，才会有更多的人受惠于这些资料，年轻的学者们才有机会很快地掌握世界第一流的资料，才能够迅速地成长和进步。”

不光是王洛涵，实际上，在2024年2月26日知名学术期刊《科学通报》上发表的封面论文，也有年轻的博士生参与。该论文提到，在银河系天鹅座恒星形成区，有一个巨型超高能伽马射线泡状结构——大小近千万倍太阳系、能量超1亿亿电子伏的宇宙“气泡”，被LHAASO发现，并研究确认它是一个宇宙线的起源天体。这是在世界和历史上首次发现能量高于1亿亿电子伏宇宙线起源天体、认证第一个超级宇宙线加速源的重要高能天体物理研究成果。

“这篇刚刚发表的论文，我名字后面紧接着的通讯作者，就是一个还没有毕业的博士生。”曹臻说，“这么重要的科学成果，现在可以跟一个还没有毕业的博士生联系在一起。如果我们没有自己的数据，没有自己的资料，这是不可想象的。”

LHAASO的发现成果已超出预期

尽管LHAASO全阵列投入运行才仅仅2年多时间，LHAASO已经为大家带来了足够多的惊喜，作为一个设计运行20年的大科学装置，它未来还能有怎样的突破？

曹臻说：“设计LHAASO的时候，我们曾经设想过，要运行多少年才能够收集到足够多的资料，才能够产生足够重大的科学发现。但现在，实际情况并非如此。当你的观测设备上升到一个很高的灵敏度，你会突然发现原来你所想象的宇宙和真实的宇宙并不是一回事，会有很多新的现象和新的情况出现。”

因此，LHAASO即便是仅仅运行了不到三年时间，也已经让中国的高能宇宙线学者们进入了一个“无人区”。“这些都不是我们之前所预期的，LHAASO的发现远远超过了我们的想象，为我们拓开了一个很大的‘发现空间’。”曹臻解释，“我一点都不担心LHAASO还能不能有新发现，在未来十年之内，肯定还会不断地有新的发现。另外，能够预见的一些成果，如蟹状星云的最高能量伽马光子的能谱形状，随着时间的增长，统计量的增长，我们相信一定会获得清晰的结论。那个时候，就会有重大的发现。因此，LHAASO的发现过程是持续不断的。”

天府宇宙线研究中心为何成为“宇宙中心”

为了更好支撑“拉索”运行，去年，天府宇宙线研究中心正式入驻中国科学院成都分院科学城园区。在讲座后的采访环节中，曹臻特别提到了天府宇宙线研究中心在这一年中发挥的重要作用。

天府宇宙线研究中心

“研究中心建成后，‘拉索’就有了稳定的家。”曹臻表示，天府宇宙线研究中心的功能之一，就是为科学研究者们提供了更为方便的交流场所，集聚人才，让各种学术观点和思想得到“碰撞”，产生新的“火花”。“而且每一次‘拉索’的合作组会议都在扩大，如今已经超过了200人。研究中心为会议的召开，配备了足够且合适的场地和条件。”

同时，研究中心也定期举行培训，为年轻的科研工作者提供了珍贵的学习机会，让他们能尽快参与到“拉索”的研究工作中。

面向未来，天府宇宙线研究中心又扮演着研发基地的角色。曹臻透露，尽管目前相关的研发设备还没有全部到位，但研究中心已经开始进行部分探测器的研发或检测工作。

“去年，有一个顶尖的科学家，在天府宇宙线研究中心工作了好几个月。”曹臻说，“他说在这里工作特别舒服，又能很快获得新的研究成果。”

“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。”党的二十大报告中，“教育、科技、人才”被提至更加重要的位置。今年政府工作报告提出，要深入实施科教兴国战略，强化高质量发展的基础支撑。当下，“拉索”国际合作组拥有32个中外天体物理研究机构作为成员单位，科学家成员约280人，但在曹臻看来，宇宙线研究领域的科研人才还很稀缺，“目前我们正在通过各种渠道，吸引国内外优秀的专家和人才，让我们的队伍更加壮大。”