文/《四川党的建设》全媒体记者 王瑾
11月初，甘孜稻城县海拔4410米的海子山上，“拉索”观测站的“长焦镜头”——第二台LACT成像大气切伦科夫望远镜即将在“拉索”站点安装。
如果说广角“拉索”看得广，长焦LACT望远镜则看得更清。随着一台台LACT望远镜“上山”，“拉索”将从发现宇宙线源，走向清晰刻画单个伽马射线源的面貌。
十几年来，从“拉索”到LACT望远镜，中国人探索宇宙线起源的脚步从未停歇。那么，为什么要年复一年地探索这些看不见、摸不着、转瞬即逝的宇宙粒子？
“探索宇宙、增长知识本来就是我们的目的。”“拉索”首席科学家、中国第三代宇宙线研究者曹臻的回答是，做基础研究主要是学以致知，在纯粹的求知里，读懂宇宙写在粒子中的信号。
星空下的广角切伦科夫望远镜阵列。
“用一半氧气干双倍活” 把“信箱”建到离天最近的地方
什么是宇宙线？宇宙线是人类目前能够获取的、太阳系以外唯一的物质样本，泛指来自外太空的高能带电粒子，每时每刻以光速轰击地球，产生次级粒子。“就像是宇宙下了一场‘大雨’，‘雨水’在以极快的速度时刻撞击着地球，而‘拉索’就像一个大型‘集雨’装置。”9月24日，天府宇宙线研究中心，中国科学院高能物理研究所（以下简称“中国科学院高能所”）研究员张寿山解释说，四种探测器各司其职，通过收集不同的“雨水”，研究分析宇宙线的特征、起源。
张寿山牵头建设的是“拉索”的眼睛——广角切伦科夫望远镜矩阵。18台斜着冲向天空的“蓝色大箱子”，就像是夜间的“摄影师”，负责给整场“粒子雨”拍全景照来估算总能量，张寿山说：“这种望远镜可以帮‘拉索’阵列把能量测得更准，成分分辨得更准。”
师从曹臻，张寿山是研制我国首台广角切伦科夫望远镜的主要成员之一。但在极端环境下建设运行广角切伦科夫望远镜矩阵，仍是一个前所未有的挑战。
“拉索”落地稻城，源于4410米的高海拔可以极大减少大气对观测的影响，同时也是通过次级粒子测量宇宙线更加准确的地方。但正是这样的极端环境，意味着“要把每个器件推到性能的极限”。
广角切伦科夫望远镜有7个核心器件，相机的半导体器件就像是望远镜的视网膜。传统采用的光电倍增管畏光，全年观测时间只有10%。张寿山团队联合高校，探索硅光电倍增管的大规模应用。“硅光电倍增管不惧光，但自带‘强噪声’，真信号被淹没在‘噪声’难以分辨。”张寿山介绍，为克服材料本身属性，团队历经三年，最终通过缩小器件尺寸，新增光收集器等方式，让望远镜的夜间观测时间增长两倍，在月光下也能“睁眼”观测。
这种对技术极限的突破，从研发延续到了现场安装。中国科学院高能所工程师耿利斯是当时望远镜项目仅有的两名女性之一，主要负责望远镜机械结构的设计、安装等全流程。时隔八年，她仍记得第一次上稻城的场景：“大雪没过脚脖，用一半的氧气干双倍的活。”
“高原紫外线太强烈，不到一年时间，第一批集装箱式外壳就已经掉色、粉化。”耿利斯说，从技术攻关到设备研制，团队不断调高目标、更新方案，几乎对比市面上所有品牌、不同颜色的涂料，才找到最合适的。
攻克一个个技术难关、完成一次次极限挑战， 历时四年，我国自主设计建造的海拔最高、规模最大、灵敏度最强的“拉索”全阵列建成投运，中国人把收取宇宙“来信”的“信箱”建到离天最近的地方。
张寿山团队与广角切伦科夫望远镜合影。
破解70年宇宙线“膝”成因之谜
2025年11月，“拉索”发布新成果，困扰学界近70年的宇宙线“膝”成因之谜就此破解。
“膝”是什么？如果把来自外太空的“雨滴”，按照能量高低分布做成图谱，会发现到达约3 PeV（拍电子伏）处，高能“雨滴”急剧减少，形成一个形似人类“膝盖”的拐折，这就是“膝”。
2021年，张寿山团队结合广角切伦科夫望远镜与地面粒子阵列的观测数据，获得了一组误差小、精度高的分析结果。
他将五六人的数据分析组分为两组，分别识别异常、交叉验证误差，排除所有可能后，团队确定这组数据，来自能量非常高——处于宇宙线能谱的“膝”区的“雨滴”，并据此第一次精准“画”出了“膝”区质子能谱。
过去，学界认为银河系内的高能“雨滴”的源头主要是超新星遗迹（恒星爆炸后的残留物），“膝”则意味着超新星遗迹加速能力的极限。
结合新“画”出的“膝”区质子能谱，张寿山团队研究发现，“膝”的实际形状其实是“鼓包”，而“鼓包”的形成源于黑洞驱动的双星系统，“以前公认黑洞因为引力大会吸收一切，我们发现吸进物质的时候，黑洞也会把粒子喷射出去，这些粒子就成了世界上最高能量的粒子。”
其实，这样开创性突破并非孤例。2021年以来，“拉索”在银河系内发现12个超高能宇宙加速器，记录到人类迄今观测到的最高能量光子；精确测定高能天文学“标准烛光”蟹状星云在3.5个量级能量范围内的亮度，为超高能伽马光源测定新标准……一项项成果刷新着人类的记录，开启了“超高能伽马射线天文学”，让我国宇宙线研究实现了跨越式发展，达到国际领先水平。
张寿山告诉记者，最初提出“拉索”设想时，有不少人并不看好，但“沿着一个方向走，把事情做到极致，往往能收获超出预期的发现。”
如今，“拉索”在宇宙线、粒子天体物理等领域被国际同行誉为科研“金矿”，其观测数据面向全人类，并通过全人类的共同研究来实现破解宇宙线起源之谜的最终目标。张寿山说：“我们希望通过中国‘拉索’引领国际合作，把深入开展宇宙线研究取得的成果，逐步变成认识宇宙的重要组成部分。”
海子山上再启新程
走进张寿山的办公室，一眼就能看到挂在左墙上的LACT望远镜点位布置图，上面清楚地标注着未来LACT望远镜布局的位置。
2024年，在省发展改革委的支持下，LACT项目作为四川省重大科技基础设施启动建设，延续边建设边运行的模式，目前已经布局两台，预计在2028年完成32台布局。
LACT望远镜是什么？如果把“拉索”比作广角摄像头，那LACT就是长焦摄像头。张寿山介绍：“前者锁定超高能伽马射线源的位置，后者能区分出该射线来自源区哪个天体。我们的目标是，让二者协同配合，让中国在超高能伽马天文学领域持续领跑。”
LACT望远镜与“拉索”虽然探测原理基本一致，但技术上要求更高，这背后离不开青年人才的支撑。值得注意的是，LACT的团队成员有近七成来自“拉索”。“大科学装置项目是很好的人才培养基地，35周岁以下青年在‘拉索’占比约60%。”张寿山说，接触前沿的科学问题、顶尖的观测数据，与国际一流的科学家同台交流，让“拉索”的青年快速成长，这些成长起来的人才也成为了新项目的骨干。
LACT光学系统负责人、中国科学院高能所副研究员王玉东正是其一。博士毕业后，研究粒子物理和原子核物理出身的他正式参与“拉索”项目，在团队负责广角切伦科夫望远镜反射镜的安装和调试。
“最难的是高原缺氧环境下，所有问题都没有现成方案，一切都得靠自己摸索。”王玉东说，第一次上稻城调试反射镜时，需要在不改变望远镜整体位置的前提下完成调试，“我们想尽了各种办法，尝试了焦外成像法、远距离光源等方案，这些方法也沿用至今。”
一次次啃“硬骨头”的磨炼，让他练就勇闯“无人区”的底气。反射镜是LACT的核心光学系统，由54片六边形球面镜片组成。“如果继续用广角切伦科夫望远镜反射镜的工艺，单块镜片就重达30公斤，远超望远镜的承载重量。”王玉东和团队进行上百次实验，耗时两年，在国内首创了双面玻璃铝蜂窝镜面，将单块镜片重量压缩到12公斤以内。
常有人问王玉东，“拉索”到底有啥用？在他看来，“拉索”做的，就是尽力读懂宇宙深处的秘密。从屈原仰天写下“遂古之初，谁传道之”的千年追问，到今天我们在4410米高处为宇宙射线“画像”，人类从未停止向宇宙进发。（供图单位/天府宇宙线研究中心）
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