它是捕捉“天外来客”的神器
它是目前世界上灵敏度最高的
宇宙线观测站
它助力于破解宇宙线来源这一“世界之谜”
它，就是位于四川稻城海子山的
国家重大科技基础设施——
高海拔宇宙线观测站（LHAASO）
5月17日，由中国科学院高能物理研究所牵头的中国高海拔宇宙线观测站（LHAASO拉索）国际合作组在北京宣布，LHAASO在银河系内发现大量超高能宇宙加速器，并记录到1.4拍电子伏的伽马光子（拍=千万亿），这是人类观测到的最高能量光子，突破了人类对银河系粒子加速的传统认知，开启了“超高能伽马天文学”的时代。
该成果于北京时间2021年5月17日发表在《Nature》。
高海拔宇宙线观测站是以宇宙线观测研究为核心的国家重大科技基础设施。其目前尚在建设中，这次报道的成果是基于已经建成的1/2规模探测装置，在2020年内11个月的观测数据。
科学家们发现了能量超过拍电子伏的光子，来自天鹅座内非常活跃的恒星形成区。
此外，科学家们还发现了12个稳定伽马射线源，能量一直延伸到1拍电子伏附近。这是位于LHAASO视场内银河系内最明亮的一批伽马射线源，测到的伽马光子信号高于周围背景7倍标准偏差以上，源的位置测量精度优于0.3°。
LHAASO项目首席科学家、中科院高能所
“这表明银河系内遍布拍电子伏加速器。”而人类在地球上建造的最大加速器（欧洲核子研究中心的LHC）只能将粒子加速到0.01拍电子伏。
银河系内的宇宙线加速器存在能量极限是个“常识”，过去预言的极限就在0.1拍电子伏附近，从而预言的伽马射线能谱在0.1拍电子伏以上有“截断”现象。
LHAASO的发现完全突破了这个“极限”——大多数源没有截断。这些发现开启了“超高能伽马天文”观测时代。
LHAASO此次科学成果发现在宇宙线起源的研究进程上具有里程碑意义。
曹臻说：“LHAASO发现了银河系内大量存在的拍电子伏宇宙加速源，它们都是超高能宇宙线源的候选者，这就向着解决宇宙线起源这一科学难题迈出了至关重要的一步。”
1989年，亚利桑那州惠普尔天文台成功发现了首个具有0.1太电子伏以上伽马辐射的天体，标志着“甚高能”伽马射线天文学时代的开启。在随后的30年里，已经发现超过两百多个“甚高能”伽马射线源。直到2019年，人类才探测到首个具有“超高能”伽马射线辐射的天体。出人意料的是，仅基于1/2阵列不到1年的观测数据，LHAASO就将“超高能”伽马射线源数量提升到了12个。
“LHAASO的此次发现开启了‘超高能伽马天文学’时代，随着LHAASO的建成和持续不断的数据积累，可以预见这一探索极端天体物理现象的最高能量天文学研究将给我们展现一个充满新奇现象的未知‘超高能宇宙’。”曹臻说。
另外，这次也是科研人员首次在天鹅座区域和蟹状星云观测到能量超过1拍电子伏的伽马射线光子。
天鹅座恒星形成区是银河系在北天区最亮区域，拥有多个大质量恒星星团，大质量恒星的寿命只有几百万年，因此星团内部充满了恒星生生死死的剧烈活动，具有复杂的强激波环境，是理想的宇宙线加速场所，被称为“粒子天体物理实验室”。LHAASO在天鹅座恒星形成区首次发现拍电子伏伽马光子，使得这个本来就备受关注的区域成为研究超高能宇宙线源的最佳区域，有望成为解开“世纪之谜”的突破口。
这仅仅是开始。LHAASO的主体工程于2017年开始建设，2019年4月完成1/4的规模建设并投入科学运行，边建设、边运行。2020年1月完成了1/2规模的建设并投入运行，同年12月完成3/4规模并投入运行。
LHAASO建设、取得成果的背后离不开科技创新的支持。为提高测量精度，LHAASO项目把几种探测技术结合在一起，测量完成之后再把所有的变量综合起来分析。同时，LHAASO还开发了远距时钟同步技术，确保整个阵列的每个探测器同步精度可达亚纳秒水平。此外，LHAASO还首次大规模使用硅光电管、超大光敏面积微通道板光电倍增管等先进探测技术，大大提高了伽马射线测量的空间分辨率，使人类在探索更深的宇宙、更高能量的射线等方面，达到前所未有的水平。
“目前，项目已获得国际同行高度关注和认可，俄罗斯、瑞士、波兰等国科学家希望把设备搬到这里，一些国际上代表性实验组也表达了合作及联合观测的愿望。LHAASO建成后，中国有望在宇宙线研究领域实现全球领跑。”曹臻说。
事实上，在LHAASO这次重大发现的背后，“成都力量”发挥着重要作用。中国科学院成都分院积极配合LHAASO建设，为项目的落地、建设实施提供了大力支持与保障。
同样，位于成都的西南交通大学也做出了突出贡献。西南交通大学从1989年开始参与西藏羊八井宇宙线观测实验，是LHAASO项目建设的核心单位之一。
西南交通大学承担了WFCTA激光标定和大气监测系统的建设任务，完成了3套激光标定系统的远程控制运行设计，编写并不断完善值班人员远程运行该系统。
该系统于2020年10月成功运行，实现了对LHAASO-WFCTA的绝对标定和大气监测，填补了国际上在海拔4400米运用激光光束标定宇宙线探测器的空白。
在宇宙线的物理分析方面，西南交大利用KM2A进行宇宙线的轻成分谱、重核能谱的研究工作。据了解，利用深度学习技术进行宇宙线的成分鉴别工作等正在深入进行。
此外，西南交大还负责LHAASO观测站大气电场仪的安装和运行，通过雷暴天气的监测，对雷电活动进行预警，从而为LHAASO实验的安全建设正常运行提供保障。
西南交大相关负责人介绍，进入大气层的宇宙线次级带电粒子在穿过雷暴云的过程中，受到雷暴电场的加速或减速作用，到达探测器时其能量、时间和位置等信息将发生改变。由此，宇宙线和雷暴活动的关联就成了宇宙线物理与大气物理交叉学科中的研究热点。
据介绍，依托LHAASO观测站，西南交大通过模拟和数据分析，深入开展雷暴电场对宇宙线影响的研究，保障LHAASO科学成果的可靠性。该研究内容对拓展LHAASO实验的研究领域和范围也将具有积极的科学意义。
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国家重大科技基础设施是为探索未知世界、发现自然规律、引领技术变革提供极限研究手段的大型复杂科学技术研究装置或系统，是体现一个国家科技创新能力和综合国力的重要标志，其中具有单体形态特征的大型设施又被称为大科学装置。
截至“十三五”末，四川省已建和在建的国家重大科技基础设施多个。包括：
●高海拔宇宙线观测站
●空间环境地基综合监测网（子午工程二期）圆环阵太阳风射电成像望远镜
●极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施
●转化医学研究设施（四川）项目
●多功能结冰风洞
●大型低速风洞
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四川正加速形成先进核能、天文观测、深地科学、生物医学、航空风洞等五大重大科技基础设施集群。同时依托成都超算中心，在天府新区集中建设科学数据和研究中心，为国家重大科技基础设施提供数据存储和算力支撑，构建“五集群一中心”的重大创新平台布局。
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