【青春·We来②】星途征程,这支团队让中国宇宙线研究国际领先
2024年05月01日 14:24:41 来源:四川新闻网 记者 吴源洪 陈淋 编辑:雷雨
四川新闻网-首屏新闻成都5月1日讯(记者 吴源洪 陈淋 摄影报道)“以青春之我,逐梦高原之巅。在海拔4410米的海子山头,他们挑战极限,勇创三个‘世界之最’,让中国宇宙线研究傲视群雄。未来,他们还要走更远的路,攀更高的山,续写人类未来宇宙观的‘拉索’辉煌。”
这是第28届中国青年五四奖章获奖集体——高海拔宇宙线观测站研制团队的颁奖词。

颁奖仪式现场
初看团队名字,很多人对“宇宙线”这个高深的名词充满好奇。团队成员、中国科学院高能物理研究所副研究员李骢用一个形象的比喻来科普,“宇宙线可以看作高速飞行的粒子雨,它们无时无刻不在撞击着地球。其能量比地球上最大型加速器产生的能量还要高出千万倍。这些粒子雨中则携带着有关宇宙演化和高能天体现象的秘密。”
而这支团队要做的工作,便是解开这些秘密,探寻宇宙线起源。这被国际物理学界称为21世纪11个重大科学问题之一。

团队合影
解答这道宇宙级难题,需要高能级的探测器加持。在国家推进大科学工程建设的背景下,中国人开始自主研发探测器,建造自己的宇宙线观测站。
海拔4410米的四川稻城海子山头,被物理学家确定为开展宇宙线实验的绝佳地点,自然也成为团队的“家”。可是,这个“家”的条件实在恶劣:高寒缺氧。冬天气温低于零下30度,水池湿度90%以上。不过,热爱可破万难。李骢很乐观地说,“我们用一半的氧气,去干双倍的活。”
观测站内要建设1188台缪子探测器。这是一个世界级的挑战。“需要往探测器里灌注超过5万吨的超纯水,且保证十年内的信号下降率不超过20%。”在李骢看来,这是一个有点疯狂的设计,“对工程质量要求极高。”
在建设过程中,团队发现探测器之间存在信号差异。为找到原因,团队的年轻人们不惧寒风刺骨,白天做实验,晚上回到宿舍仍连夜分析数据。一个月后,他们用自主研发的仪器找到了问题的关键,随即调整设计方案,最终使得所有探测器均达到设计指标。“这其实是我们攻克难关的一个小缩影。但正是无数个这样的缩影,才汇聚了属于我们自己的可以仰望星空的‘双眼’。”李骢说。
捕捉宇宙线,还需要更多敏锐的“眼睛”。除了缪子探测器,观测站内还有18台广角切伦科夫望远镜。“这些 ‘眼睛’的视网膜便是硅光电倍增管相机。”项目的系统负责人杨明洁说,研制“视网膜”是一个前所未有的挑战。
她解释道,要在一个面积约825㎜乘以850㎜,且里面分布1000多个像素的巨大探测器相机进行一个关键器件的取代,通过高压温度补偿电路设计以让相机得以在各种温度下保持一个相对的增益稳定性。同时,硅光电倍增管有一个硬币大小的光敏面积,要求它对应的信号读出的连接器定位精度需要精确到0.1毫米,其焊接难度和加工难度非常大,最初成品率只有20%。
团队成员跑了无数个临焊接工厂、电路板制板工厂,在生产线不断尝试加固,并及时调整参数、工艺。历时半年多,他们终于让成品率从20%提高到95%,确保相机能用于原初宇宙线能量的重建。
团队内有63%的成员都是像李骢、杨明洁一样处于35岁以下的年轻人。正是这些年轻的力量,让团队突破了多项关键核心技术瓶颈,自主设计并建成了世界上灵敏度最高的伽马射线探测装置,取得了多项突破性科学成果,开启了超高能伽马天文学新窗口,使得中国宇宙线研究实现了跨越式发展,达到国际领先水平。

李骢代表团队分享拉索故事(陈淋/摄影)
4月29日下午,在“We来——把青春华章写在祖国大地上”五四青年节主题活动现场,李骢代表团队分享拉索的故事。他与青年们共勉:“我们应该相信自己,相信我们可以去挑战科技难题,掌握核心技术,青年人就应该敢想敢做、有责任有担当,去坚持做自己认为对的事情。”
他身后大屏幕上显示的,正是团队孜孜以求的浩瀚星辰。
(部分图片由受访团队提供)
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