有趣！“拉索”和超高能光子細(xì)節(jié)大揭秘

1月18日，《1400萬億電子伏特，我國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)迄今最高能量光子》入選由兩院院士評(píng)選的2021年度國(guó)內(nèi)十大科技進(jìn)展新聞，這項(xiàng)研究成果依托高海拔宇宙線觀測(cè)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(cè)到的最高能量光子。
在與“拉索”首席科學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所研究員曹臻進(jìn)行獨(dú)家訪談直播的過程中，曹臻分享了有關(guān)超高能光子和“拉索”的諸多細(xì)節(jié)。

《中國(guó)科學(xué)報(bào)》：超高能光子與高科技美容技術(shù)“光子嫩膚”中的“光子”是否是同一種？
曹臻：這兩種光子本質(zhì)上講都是一樣的，但是用來照射皮膚的光子實(shí)際上能量非常低，而我們發(fā)現(xiàn)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(huì)產(chǎn)生傷害，但如果能量再高一點(diǎn)，可見光就會(huì)變成紫外光，紫外光就會(huì)對(duì)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(xiàn)的這一顆超高能光子打到皮膚上，你一點(diǎn)反應(yīng)都不會(huì)有，但如果許許多多高能量的光子，一直打在皮膚上就會(huì)受不了了。
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》：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(shí)際上報(bào)道了我們看到的12個(gè)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(nèi)，也就是說在銀河系里幾乎每個(gè)地方都可能同等概率地出現(xiàn)一些超高能的光子源，所以我們認(rèn)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(gè)光子來自于天鵝座這個(gè)方向。
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》：那么科學(xué)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(shí)每刻都收到從天上下來信號(hào)，信號(hào)里有些是光子，有些是宇宙線粒子，我們會(huì)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(gè)確定方向，在飛的過程中不會(huì)受磁場(chǎng)影響而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。
我們把這些光子挑出來之后，就可以按照它的方向?qū)?yīng)到天球坐標(biāo)系里，然后就知道這個(gè)光子來自于天鵝座。
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》：《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(xué)家看到的這個(gè)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(chǎn)生一個(gè)高能量光子是非常困難的。
我們發(fā)現(xiàn)，在我們現(xiàn)在記錄到的各種能量的光子中，能量越高的光子數(shù)量越少。
少到什么程度呢？大概能量每上升10倍，光子的數(shù)目就會(huì)下降1000倍，這說明產(chǎn)生一個(gè)高能量粒子比產(chǎn)生一個(gè)低能量粒子費(fèi)的勁要大得多，另外，我們地球有很好的保護(hù)層——大氣層，海拔低的地方大氣層足夠厚，會(huì)把這些粒子都吸收掉。
因此，如果要生產(chǎn)這么高能量的粒子打過來的話，實(shí)際上是得不償失的。
用這種光子做武器來攻擊地球是一個(gè)很笨的辦法，他們（外星人）絕對(duì)不會(huì)這么干。
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》：這個(gè)超高能光子中有沒有什么異常信息？科學(xué)家為什么要找這種光子？
曹臻：我們現(xiàn)在最大的困惑是它怎么產(chǎn)生出來的。
因?yàn)槲覀冊(cè)诘厍蛏辖撕芏嗪艽蟮募铀倨鳎热缯f歐洲核子中心建了27公里長(zhǎng)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(gè)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(gè)超高能光子是怎么被加速到這么高能量的呢？
當(dāng)然，相比于外星人武器，我們現(xiàn)在更傾向于認(rèn)為它是自然現(xiàn)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(guó)科學(xué)報(bào)》：“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(duì)人類來說是非常重要的保護(hù)層，可以保護(hù)我們免受高能粒子的攻擊。
反過來，這對(duì)我們觀測(cè)就很不利，所以我們要把探測(cè)器要放到很高的地方去。
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》：您第一次去“拉索”所在地時(shí)，當(dāng)時(shí)是怎樣的景象？
曹臻：當(dāng)時(shí)我們?nèi)ミx址的時(shí)候，最初看好的地方并不是這里，而是要從這個(gè)地方拐彎進(jìn)去，到山后面大概一公里遠(yuǎn)的地方。
結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)，那塊地方太潮濕了，全是沼澤，不好用。在從那里退出來的時(shí)候，我們突然發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在這塊地方挺干燥，挺平整，面積也夠用，所以就選了現(xiàn)在這個(gè)地方。
這個(gè)地方非常奇特。它是冰川遺跡，冰川在運(yùn)動(dòng)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(gè)地方有個(gè)好處——有水，這里名叫“海子山”，有大大小小1000多個(gè)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(jī)場(chǎng)，非常便捷。
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》：“拉索”有沒有可能向公眾開放？
曹臻：當(dāng)然。這里會(huì)逐漸變成一個(gè)對(duì)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(gè)觀景平臺(tái)，從那里可以看到“拉索”的全貌。
如果公眾對(duì)“拉索”真的感興趣，也可以聯(lián)系我們，深入到里面去，我們的探測(cè)器旁邊有科普介紹。
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》：“拉索”團(tuán)隊(duì)的規(guī)模有多大？
曹臻：建設(shè)期間，我們一共有十幾個(gè)合作單位，大概有100多個(gè)人，年輕的研究生們是非常重要的主力。
通過對(duì)探測(cè)器的制作和安裝，他們能了解這個(gè)探測(cè)器是怎么工作的，在將來的數(shù)據(jù)分析中，他們也能理解探測(cè)器的哪些方面會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)分析產(chǎn)生怎樣的影響。
我們還成立了有275人的科學(xué)合作組，這些人來自6個(gè)國(guó)家，以中國(guó)科學(xué)家居多，這支隊(duì)伍也是一支相當(dāng)年輕的隊(duì)伍，現(xiàn)在做工作最得力、成果產(chǎn)出最快的當(dāng)然也是這些年輕人。
在建設(shè)期間，年輕人的付出是很大的，我們?cè)谏缴献铋L(zhǎng)會(huì)待七八個(gè)月，我有一個(gè)小同事，談戀愛的時(shí)候就經(jīng)常會(huì)碰見困擾，上了一次山回來女朋友就“吹了”，但是任務(wù)來了的時(shí)候，該去還會(huì)去。
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》：“拉索”現(xiàn)在在做些什么？對(duì)于年輕人有怎樣的建議？
曹臻：現(xiàn)在“拉索”已經(jīng)建成了，年輕人不用在山上長(zhǎng)期工作，只需要偶爾上山維護(hù)一下探測(cè)器。
現(xiàn)在，我們更重要的事就是做數(shù)據(jù)分析，潛下心來產(chǎn)出科學(xué)成果。
對(duì)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(huì)為他們提供給機(jī)會(huì)。

編輯 | 趙路
排版 | 郭剛