配上“高清望远镜”，仰望宇宙的“双眼”继续叩问“世纪之谜”丨奋力谱写中国式现代化四川新篇章
| 2025-02-20 来源：四川在线 | 分享： |
大型超高能伽马源立体跟踪装置（LACT）工程启动建设。天府宇宙线研究中心供图
四川在线记者 文露敏 彭瑀珩
甘孜州稻城县海子山，海拔4410米。草甸和砾石一望无际，国家重大科技基础设施高海拔宇宙线观测站（LHAASO，拉索）矗立在这里，望向深空。
过去的一年，中国科学院高能物理研究所研究员张寿山又开始频繁搭乘从成都到稻城的航班。
拉索未建成时，他是广角切伦科夫望远镜阵列的负责人。现在，他上山的理由又多了一个——大型超高能伽马源立体跟踪装置（LACT）项目。“总指挥”，大家开始这么称呼他。
凭借拉索，中国科学家率先触摸到宇宙线起源的答案轮廓，而LACT要让答案更加清晰。如果把拉索比作仰望宇宙的“双眼”，LACT就是为其配备的“高清望远镜”。
近日，多信使天文学前沿论坛暨LACT工程启动会在成都举行。四川省重大科技基础设施——LACT项目正式启动建设。
配上“高清望远镜”，仰望宇宙的“双眼”，将继续叩问宇宙线起源这一“世纪之谜”。
参会人员与LACT样机合影。天府宇宙线研究中心供图
给拉索“配镜”
成都科学城天府宇宙线研究中心旁的草地上，赤红色的庞然大物，足有两层楼高，仰着头才能窥见全貌。
这是即将发往稻城的首台LACT成像大气切伦科夫望远镜。这样的望远镜，在拉索阵列之间将陆续布局32台。
LACT直径6米的圆盘上，54片戴维斯-科顿反射镜闪闪发亮。“它们是重要的宇宙线‘捕手’。”张寿山介绍。
携带着关于宇宙起源、天体演化、太阳活动、宇宙空间环境等重要科学信息，宇宙线远道而来。当宇宙线与星际空间中的气体物质发生碰撞，产生的超高能伽马光子闯入大气层，引发广延大气簇射现象，带电次级粒子会放射出蓝色的切伦科夫光。
蓝色的“阵雨”，瞬间洒在数平方公里的面积上。
LACT的反射镜要做的，就是捕捉这些“雨滴”——将收集到的切伦科夫光聚焦到硅光电倍增管相机上，完成超高能伽马光子事件的成像及切伦科夫图像。一台望远镜记录一张切伦科夫图像，多台望远镜记录多张图像，每张图像都可以重建出一个空间平面。当多个平面相交时，其交线就指示出超高能伽马光子的方向。
此前，拉索建设的3个探测器阵列，也是为了收集“雨滴”。这一位于高海拔、灵敏度全球最强的宇宙线探测装置，去年取得举世瞩目的科学成果，在银河系内发现了40多个超高能伽马射线源，突破性地开启超高能伽马天文学新窗口。
“拉索具有极强的巡天普查能力，能看到很大的天区。然而，由于探测器特性限制，其角分辨率不高，无法对这些射线源的内部结构进行精细测量。”中国科学技术大学教授、天府宇宙线研究中心特聘研究员杨睿智解释。
如果把拉索比作仰望宇宙的“双眼”，LACT就是为其配备的“高清望远镜”。前者能锁定超高能伽马射线源的位置，后者能将观测站的角分辨率提高5倍以上，有效区分出超高能伽马射线来自源区哪个天体。
在拉索建成前，国际上还没有灵敏度如此之高的宇宙线观测设备。如今，全球首个同时具备高角分辨率、高灵敏度的宇宙线观测设备，又将在海子山上建成。
“LACT建成后，将与拉索协同工作、优势互补，使中国在超高能伽马天文学领域持续保持国际领先地位，破解宇宙线起源‘世纪之谜’。”张寿山很有信心。
科研人员行走在水切伦科夫探测器的屋顶上。（资料图，何海洋 摄）
“复制”拉索模式
2017年6月，拉索主体工程动工。彼时的海子山，一片荒凉。尽管为选址做了大量工作，但谁也无法肯定，宇宙的“礼物”是否会降临，又是否会被成功“接收”。
如今，问题已有答案：2020年底，拉索3/4的探测器投入科学运行；次年，拉索在银河系内发现人类观测到的最高能量光子，相关发现发表于国际顶尖期刊《自然》（Nature）。不到两个月，关于蟹状星云的最新研究成果又在《科学》（Science）上公布。
2021年7月，拉索完成全阵列建设并投入运行。一年后，拉索探测到迄今最亮的伽马射线暴。2024年，拉索又帮助科学家找到迄今人类能够确认的第一个超级宇宙线源……
去年，LACT项目获省发展改革委批复立项，预算1.5亿元。其将延续拉索“边建设边运行”模式。启动建设后，首台望远镜将于今年实现观测运行；2026年，将建成8台望远镜；2028年，将建成32台望远镜，实现全阵列观测运行。
大洋彼岸，欧美正在加紧部署同类项目（CTA），预计耗资将达数亿欧元。“LACT布局在拉索现有阵列内，基础设施已十分成熟，降低了建设成本。”张寿山表示，同时，缪子探测器阵列还提供了国际领先的超强背景噪声排除能力，这正是“1+1大于2”的体现。
尽管有了拉索的建设、运行经验，年轻的LACT仍然面临不少挑战。
2020年，中国科学院高能物理研究所提出拉索提升计划，同年启动LACT预先研究，目前已完成多项关键技术攻关。
从无到有，谈到攻关的“难”，杨睿智用LACT的反射镜举例。“32台望远镜，需要上千片镜子，传统的玻璃镜片成本高，一片镜子就要好几万元，重量也很重，会导致镜架结构变形。”为此，研究团队研发出玻璃铝蜂窝轻质反射镜，实现其国产化。
科研人员在维护拉索的缪子探测器。（资料图，何海洋 摄）
后续的运行也是难题之一。32台望远镜，要随着伽马射线源同时转动，对指向性和同时性提出了很高要求。如果同一时间出现多个源，还需要瞬时切换方向。
启动会现场，天府宇宙线研究中心常务副主任、LACT工程副总指挥白云翔分享了正在筹划的AI赋能方案，这是解决问题的一个思路。未来，将建成一座高能伽马智能工厂，利用海量科学数据和百亿参数规模科学大模型，实现全流程数据智能管控、数字化运维等，提升拉索和LACT的科学产出质量，继续保持领先身位。相关项目已立项，建设周期为2年。
在海子山，迎难而上的故事比比皆是。张寿山记得，2019年，广角切伦科夫望远镜调试标定时，大家需要钻进望远镜离地2.3米的“大蓝箱子”里调试。刮风时，冷意似乎都要从骨头缝里溢出来，工作时得靠暖风机帮助取暖。张寿山说：“LACT也将克服万难，尽快产出更多科学成果。”
当宇宙的“礼物”再次降临时，海子山上的人们已做好了准备。
