有趣！“拉索”和超高能光子細節(jié)大揭秘

1月18日，《1400萬億電子伏特，我國科學家發(fā)現迄今最高能量光子》入選由兩院院士評選的2021年度國內十大科技進展新聞，這項研究成果依托高海拔宇宙線觀測站（LHAASO，拉索）完成，于2021年5月17日發(fā)表在《自然》雜志上，是人類迄今觀測到的最高能量光子。
在與“拉索”首席科學家、中國科學院高能物理研究所研究員曹臻進行獨家訪談直播的過程中，曹臻分享了有關超高能光子和“拉索”的諸多細節(jié)。

《中國科學報》：超高能光子與高科技美容技術“光子嫩膚”中的“光子”是否是同一種？
曹臻：這兩種光子本質上講都是一樣的，但是用來照射皮膚的光子實際上能量非常低，而我們發(fā)現的是超高能的光子。
比如說，可見光就是能量比較低的光子，用這種光子照皮膚可能不會產生傷害，但如果能量再高一點，可見光就會變成紫外光，紫外光就會對皮膚造成傷害，所以如果用能量高的光子來照皮膚就不是嫩膚而是傷害了。
另外，假如說我們發(fā)現的這一顆超高能光子打到皮膚上，你一點反應都不會有，但如果許許多多高能量的光子，一直打在皮膚上就會受不了了。
《中國科學報》：這種超高能光子是從哪里來的？
曹臻：我們發(fā)表在《自然》雜志上的那篇文章實際上報道了我們看到的12個方向上的源，我們判斷它基本上均勻地分布在銀河系范圍之內，也就是說在銀河系里幾乎每個地方都可能同等概率地出現一些超高能的光子源，所以我們認為，超高能光子在銀河系中到處都有。
但這些光子中，能量最高的那個光子來自于天鵝座這個方向。
《中國科學報》：那么科學家是怎么知道最高能量的光子是來自天鵝座的？
曹臻：“拉索”每時每刻都收到從天上下來信號，信號里有些是光子，有些是宇宙線粒子，我們會把宇宙線事例記錄下來，然后想辦法把超高能光子挑選出來。
這些光子跟宇宙線事例最大的差別就是，光子來自于一個確定方向，在飛的過程中不會受磁場影響而發(fā)生偏轉。
我們把這些光子挑出來之后，就可以按照它的方向對應到天球坐標系里，然后就知道這個光子來自于天鵝座。
《中國科學報》：《三體》里提到，光子是外星人比較低端的武器中的一種，那么，科學家看到的這個超高能光子有沒有可能是外星人向地球發(fā)出的武器？
曹臻：首先，人為產生一個高能量光子是非常困難的。
我們發(fā)現，在我們現在記錄到的各種能量的光子中，能量越高的光子數量越少。
少到什么程度呢？大概能量每上升10倍，光子的數目就會下降1000倍，這說明產生一個高能量粒子比產生一個低能量粒子費的勁要大得多，另外，我們地球有很好的保護層——大氣層，海拔低的地方大氣層足夠厚，會把這些粒子都吸收掉。
因此，如果要生產這么高能量的粒子打過來的話，實際上是得不償失的。
用這種光子做武器來攻擊地球是一個很笨的辦法，他們（外星人）絕對不會這么干。
《中國科學報》：這個超高能光子中有沒有什么異常信息？科學家為什么要找這種光子？
曹臻：我們現在最大的困惑是它怎么產生出來的。
因為我們在地球上建了很多很大的加速器，比如說歐洲核子中心建了27公里長的管道來給粒子加速，他們能加速到的最高能量只有我們看到的這個超高能光子能量的10萬分之一左右。
人類建了這么大的加速器，粒子的能量都加不上去，那天外飛來的這個超高能光子是怎么被加速到這么高能量的呢？
當然，相比于外星人武器，我們現在更傾向于認為它是自然現象。因此，我們建立了各種各樣的模型，去理解大自然的超高能加速器是怎樣工作的。

《中國科學報》：“拉索”為什么一定要跑到海拔4410米的地方去追光？
曹臻：大氣層對人類來說是非常重要的保護層，可以保護我們免受高能粒子的攻擊。
反過來，這對我們觀測就很不利，所以我們要把探測器要放到很高的地方去。
《中國科學報》：您第一次去“拉索”所在地時，當時是怎樣的景象？
曹臻：當時我們去選址的時候，最初看好的地方并不是這里，而是要從這個地方拐彎進去，到山后面大概一公里遠的地方。
結果我們發(fā)現，那塊地方太潮濕了，全是沼澤，不好用。在從那里退出來的時候，我們突然發(fā)現現在這塊地方挺干燥，挺平整，面積也夠用，所以就選了現在這個地方。
這個地方非常奇特。它是冰川遺跡，冰川在運動的過程中帶來了大量的漂礫，所以這里滿山遍野都是大石頭，沒有樹木，只有很少的荊棘灌木，一片荒涼。
但這個地方有個好處——有水，這里名叫“海子山”，有大大小小1000多個湖泊，給我留下了很深刻的印象，它離一條非常重要的旅游公路也很近，附近還有機場，非常便捷。
《中國科學報》：“拉索”有沒有可能向公眾開放？
曹臻：當然。這里會逐漸變成一個對公眾開放的科普基地，我們歡迎大家去參觀。
我們也正在規(guī)劃一個觀景平臺，從那里可以看到“拉索”的全貌。
如果公眾對“拉索”真的感興趣，也可以聯系我們，深入到里面去，我們的探測器旁邊有科普介紹。
《中國科學報》：“拉索”團隊的規(guī)模有多大？
曹臻：建設期間，我們一共有十幾個合作單位，大概有100多個人，年輕的研究生們是非常重要的主力。
通過對探測器的制作和安裝，他們能了解這個探測器是怎么工作的，在將來的數據分析中，他們也能理解探測器的哪些方面會對數據分析產生怎樣的影響。
我們還成立了有275人的科學合作組，這些人來自6個國家，以中國科學家居多，這支隊伍也是一支相當年輕的隊伍，現在做工作最得力、成果產出最快的當然也是這些年輕人。
在建設期間，年輕人的付出是很大的，我們在山上最長會待七八個月，我有一個小同事，談戀愛的時候就經常會碰見困擾，上了一次山回來女朋友就“吹了”，但是任務來了的時候，該去還會去。
《中國科學報》：“拉索”現在在做些什么？對于年輕人有怎樣的建議？
曹臻：現在“拉索”已經建成了，年輕人不用在山上長期工作，只需要偶爾上山維護一下探測器。
現在，我們更重要的事就是做數據分析，潛下心來產出科學成果。
對于年輕人來說，只要敢想，只要能夠靜下心去做，“拉索”是一定會為他們提供給機會。

編輯 | 趙路
排版 | 郭剛