粒子雨中 有这样一群人在月光下仰望星空｜天问

封面新闻记者 车家竹

四川稻城海子山，离天很近的地方。千余个冰川湖泊与雪山交相辉映，旖旎风光引人入胜。高海拔宇宙线观测站“拉索”（LHAASO）就建在这里，探索高能宇宙线起源，并开展相关的高能辐射、天体演化、暗物质分布等基础研究。

广角切伦科夫望远镜阵列（WFCTA）

高原之上，一台台探测器将在美丽纯净的高原上接收来自遥远神秘宇宙的信息。群星之下，还有这样一群仰望星空的人，他们让观测站“睁开眼睛”，安装由数千个不同类型探测器组成的探测阵列，而中国科学院高能物理研究所副研究员 、拉索望远镜 SiPM相机系统负责人杨明洁就是其中之一。

10月25日，中国科学院2024第七届科学节（成都）期间，由封面新闻和天府宇宙线研究中心联合主办的第二届“18名粒子天体物理学家进校园”系列科普活动，在成都实验外国语学校西区，开展了一场名为《在月光下仰望星空》的科普讲座。杨明洁从宇宙线讲起，到“拉索”实验装置，再到中国高海拔宇宙线研究的历程与传承，分享了她与“拉索”的点滴。

台下同学认真听取

好奇心也可以驱动粒子物理

“拉索”打开前沿学科“超高能伽马天文学”

讲座前，杨明洁先进行了“剧透”：这次科普讲座不仅涵盖了宇宙线背景知识、高海拔宇宙线观测站（LHAASO）实验装置及其前沿成果产出介绍，还介绍了新型硅光电倍增管（SiPM）让大气切伦科夫望远镜能够在月光下观测的秘密。

而讲座也就从来自外太空的宇宙线开始了。杨明洁介绍道：“通过宇宙线的研究，发现了大量的基本粒子，让人类重新认识身边的物质世界，而新的发现催生新的学科，因为宇宙线的研究也开创了粒子物理学这门学科，同时我们也把它称为高能物理，关于宇宙线的研究，至今产生了5枚诺贝尔奖。”粒子物理作为一门研究亚原子世界基本组元的科学，核心本质是由人类好奇心所驱动的。通过研究基本粒子及其相互作用，理解微观极小尺度的规律与宏观极大尺度的联系，将人类的探测能力推到极限以发现新的物理现象与规律。

杨明洁解答在场同学的提问

但高能宇宙线起源是世纪之谜。《Science》曾把高能宇宙线的起源列入发布的125个重大科学问题之一，同时，美国国家研究委员会也将其列入发布的21世纪“从夸克到宇宙”所列11个基本科学问题之一。如何去破解这一难题？杨明洁解释道：“我们可以使用伽马天文、中微子天文、极高能粒子天文三种途径。”

位于四川稻城4410米海拔的海拔宇宙线观测站拉索（LHAASO）是我国科学家面向世界科技前沿自主提出、设计并建成的国家重大科技基础设施，它的科学目标正是探索宇宙线起源、加速和传播机制。杨明洁承担的是其中重要部分——广角切伦科夫望远镜阵列（WFCTA）实验装置中的硅光电倍增管相机的研制。

被称为世界上能谱覆盖范围最宽的“膝区”宇宙线测量装置：广角切伦科夫望远镜阵列（WFCTA），通过测量大气簇射次级粒子在空气中产生的切伦科夫光或荧光，精确测量宇宙线分成分能谱。由于硅光电倍增管（SiPM）相机的成功研制与顺利运行，WFCTA实现了在有月夜晚的观测。

宇宙线探测装置是否可以放到月球上去观测？地面簇射粒子阵列（KM2A）上面的“小土包”是什么，鼓包里面又是什么？在讲座现场一个个有趣的问题被同学们提出，杨明洁一一详细解答。

杨明洁带来科普讲座

走下书斋

“食人间烟火”的科研工作者们

如何让中学生认识并理解“生涩”的高能物理知识？杨明洁向记者表示，她提前向学校老师了解了讲座面向学生群体的物理课教学进度。结合听课学生的物理课教学进度和当前所处的生活环境，将宇宙线背景知识和探测装置关键技术与学生们的日常相关联。“同学们在报告中会“惊奇”地发现：带电宇宙线成分信息与化学元素周期表相似，在讲述到LHAASO实验装置关键技术、关键器件的时候，也会将晦涩难懂的技术与同学们的学习生活日常相关联，例如关键器件国产化、5G时代、电子在电场中的加速、光电效应、串联电路分压等。”杨明洁通过角色转换、换位思考的方式，让中学生也能理解吸收科学知识。

2018年10月，第一台SiPM相机研制完成、运往海子山。杨明洁坦言：“作为‘硬件’型的科研工作者，我们最大的梦想就是将理论转换成实践、从书本走到现实。那么我们就不能‘纸上谈兵’，要‘食人间烟火’。走出实验室、走出书本文献，走到第一线去，科研工作分工，与大小轻重相比，做好才最重要。”一天天，一年年。忍着寒风飞雪、低温缺氧，年轻的科研工作者们一遍遍测试宇宙线探测装置的各项性能，仔细检查每个部位的运行情况，记录测试数据。

今年，WFCTA实验已经全阵列运行到第四个观测年。“一路走来，我们过了很多‘当时觉得过不去的坎儿’，比如：反射镜结霜、相机电子学掉线、 LED光源发光不稳、相机‘干烧’、望远镜指向‘飘忽不定’等困难。”连续几年与4410米的海拔、几乎只有平原一半的含氧量和多变的天气做伴。回忆往事，杨明洁颇有“苦”中作乐的好心态。“细细数来，当时还颇有点‘沧桑’的味道。但同时也非常感谢当初的我们，感谢那些心里无数次沮丧、无数次想放弃但每次都选择坚持的我们。”杨明洁说。

2021年，拉索探测到迄今为止最高能量光子，测定标准烛光的超高能段亮度，开启“超高能伽马天文学”时代，成果陆续发表于《自然》和《科学》杂志。2022 年，“拉索”探测到史上最亮伽马暴 GRB221009A，完整记录大质量恒星死亡瞬间万亿电子伏特伽马射线爆发全过程，成果发表于《科学》杂志。2023年，拉索团队荣获年度中国科学院杰出科技成就奖，成果入选2023年度中国科学十大进展。

跟杨明洁一样，拉索团队中，怀揣把一份科学梦想变成现实的年轻人有很多：有刚毕业或即将毕业的大学生，有研究人员，还有中国科学院高能所自己培养的研究生，当然这次被讲座所打动的学子们也算其中一员。讲座最后，杨明洁用了这样一句话结束了这堂科普旅程：“如果你还不清楚自己将来想做什么，那就先努力把当下做好。”