为了“捕天”，他们在海拔4410米的山上布了一张大网

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编者按：约20亿年前，一颗比太阳重20多倍的大质量恒星燃烧完其核聚变燃料，瞬间坍缩引发巨大的爆炸火球，发出了一个持续几百秒的巨大“宇宙烟花“——伽马射线暴（Gamma Ray Burst，GRB）。火球与星际物质碰撞产生的大量万亿电子伏特高能伽马光子穿过茫茫宇宙，径直飞向地球，于2022年10月9日晚上21时20分50秒抵达高海拔宇宙线观测站（LHAASO，中文简称“拉索”）的视场范围，6万多个伽马光子被“拉索”收集到。

2023年6月9日，“拉索”对命名为GRB 221009A的伽马射线暴的最新观测研究成果在线发表于《科学》（Science）杂志，完整地记录了大质量恒星死亡瞬间万亿电子伏特伽马射线爆发全过程。

“拉索”就像一张大网，捕捉着来自宇宙的信息，而建这个大网，并不容易……

握着一直没来得及修的碎屏手机，背起鼓鼓囊囊的双肩包，何会海大步穿过热闹的人群。走出亚丁机场，他的头上顶着触手可及的云，脚边是冰川千年演化留下的漂砾。

春夏之交的稻城亚丁，慢慢进入旅游旺季，有人说这里是“一生一定要去的地方”。亚丁机场是全国海拔最高的民用机场，飞碟的造型与原始的自然风光形成了一种科幻感，游客们喜欢以“飞碟”为背景，在刻着“海拔4411米”的石头前拍照打卡。

何会海头也不回。他的目的地在10公里外、海拔4410米的海子山，那里有比飞碟形机场更科幻的“大网”。“大网”为捕天而建，名叫“高海拔宇宙线观测站”，而宇宙线是一种来自宇宙空间的高能粒子，里面装着宇宙的历史。何会海是“大网”的总工艺师。

海子山上的“大网”。中科院高能所供图

布网捕天

何会海和同事一起钻进机场外的车里。过去7年，他们频繁地从这里上山、下山。这次他们是为迎接5月10日“大网”的国家验收而来。

从远处看，“大网”像一张平铺在海子山上、编织齐整的蜘蛛网。海子山上据说有1000个海子，“海子”是高山湖泊的意思。“大网”比有些海子还要大，约占190个足球场。只要15分钟，他们就能从亚丁机场抵达“大网”。“离机场近”是在他们在给“大网”选址时就计划好的。

2009年，观测站首席科学家曹臻最早提出建网的设想，大家商议说要找一个地势高、交通便利的地方。地势高，可以离天更近；交通便利，方便走电缆、传数据、对外交流。

他们用5年时间考察了云南、青海、西藏、四川的高海拔地区。何会海说，每个地方都是“好地方”，但也都是“人迹罕至，去了会掉眼泪的地方”。

原本，大家最青睐的地方在云南，那是中国第一代宇宙线探测装置的诞生地。新中国成立初期，老一辈科学家在云南东川3180米的山头上，建起了中国的第一个宇宙线实验室——落雪站。作为“根正苗红”的中国第三代宇宙线研究者，曹臻的老师、老师的老师，都从这里成长起来。选址时，曹臻和何会海挑了个比落雪站海拔更高的山头，骑着马在大雪地里走了几十公里，从海拔3000多米踩出一条通往海拔4000多米的小径。景色绝美，但交通不便。

四川稻城的海子山是选址的最后一站。2014年秋天，曹臻第一次带队上山，恍惚间像是上了火星，四周的灰褐色漂砾了无生机。附近山头上蹲着的狼和午夜的狼嚎提醒他们，人类是入侵者。

他们每天背着饮用水和葱油饼，在一个个山头上寻找最合适的位置。直到有一天，团队里一位成员实在走不动了，就原地坐下等大家，其他人则像往常一样，进入事先在地图上圈出的目的地。正当大家又一次筋疲力竭、垂头丧气地返回时，有人突然注意到，那位走不动的团队成员坐着休息的地方，地表平整，又离大路近，不正是他们为之踏破铁鞋的地方吗？

选定布网地点后，曹臻从预研项目里拿出11万元，请人拍了幅1：2000的测绘地图，然后在地图上“排兵布阵”。他们先圈出一个直径1.3公里的圆，在圆的中心画上占地78000平米的水池，再在圆圈里分别以“品”字形布上1188台缪子探测器、5216台电磁粒子探测器，最后布上18台可移动的望远镜。

“大网”建设初期的地貌。中科院高能所供图

耗时7年，总花费12亿元，他们最终将这张网真正布在了海子山上。起初，有人质疑：“你们花这么多钱建这个东西，没准将来就是啥也看不见。”但何会海、曹臻等布网的人却神神秘秘地回答：“宇宙永远超乎你们的想象。”

之后发生的事，超出了所有人的想象。

2020年4月初，刚刚布成一半、还没调试好的“大网”上，出现了“一缕划破高能伽马天空的曙光”。经过3个月验证，大家确信那就是他们一直在尝试捕捉的超高能伽马光子。

2021年春天，他们通过《自然》杂志向全球宣告了新发现——宇宙里伽马光子能量的理论极限已经被突破。理论物理学家惊慌失措，一些人私下跟曹臻说：“你们再测出一个两个超高能量光子来，我们就要彻底完蛋了。”不过，当更多超高能量光子被捕到后，理论物理学家们并没有“完蛋”，他们反倒是被卷进了一个人类未曾涉足过的全新领域——超高能伽马天文学。

到2022年时，布网的人有了更惊人的收获。这年的10月9日21点17分，地球接到了宇宙深处传来的、史上最亮的伽马射线暴（GRB 221009A），爆发持续了20分钟，一分不落、不偏不倚地被“大网”捕捉到。高海拔宇宙线观测站成为全球唯一一个探测到这场伽马射线暴的地面探测器。“就像宇宙中有人打开了一支手电筒，恰好就照在我们身上。”曹臻毫不掩饰内心的兴奋。

在国家验收之前，基于高海拔宇宙线观测站项目发表的期刊论文就已经有215篇，会议论文约156篇。有一次，曹臻在西班牙开会，一位国际同行拉住他抱怨：“这不公平，老天爷对你们也太好了，我们干了20年，什么也没看着。”

在海子山上布网的人们知道，大家心里都藏着一个疑问：“凭什么老天爷对你们那么好？”

凭什么？

这个问题，何会海经常要向“大网”的到访者们解释。自从他们的成果屡屡亮相国际后，“大网”的名声越来越大，希望了解“大网”的人也越来越多。作为总工艺师，满脑子装着探测器故事的何总摇身一变，成了“金牌讲解员”。

每次，他都会先带着到访者往观景台上爬。观景台只有两节楼梯，初来乍到的人总是上得很慢，每个人都要努力地从稀薄的空气里榨出氧气，让突突直跳的心脏和太阳穴可以稍微平稳一些。每到这时，皮肤黝黑、身材颀长的何会海，就张着两个大鼻孔走在最前头，一边爬楼梯一边扭头鼓励大家：“你们已经很棒了，不少人刚到大门口就被抬了回去。”听了这话，每双沉重的脚底板都生出了几分自信。

何会海见过各式各样的高反，2017年“大网”主体工程开工时，站里拉来三四十位工人，才过一天就走了一半，走的人叫苦不迭：“不行，这钱挣不了，给再多钱也不干。”让何会海引以为豪的是“搞科研的人没一个打过退堂鼓”。或许是因为只有身处4410米高处，感受过呼吸的辛苦，人们才能理解“不打退堂鼓”有多难，所以，何会海每次都会在观景台上讲这件事，到访者们也总听得津津有味。

“金牌讲解员”何会海在向到访者介绍观测站里的探测器。倪思洁摄

“金牌讲解员”之所以是“金牌”，还因为他能一边讲故事一边让外人明白，观景台边上不起眼的土包怎么就不动声色地捕到了宇宙线。

观景台前头，方圆1平方公里内，到处都是土包。土包上系着用来固土的“红领巾”，底下埋着缪子探测器，土包旁边是电磁粒子探测器，上面支着绿色的“遮阳伞”。

何会海会告诉到访者，平方公里范围内的几千个探测器必须同步工作，而他们已经让探测器之间的时间误差被控制在0.0000000002秒以内；土层底下包裹着电磁粒子探测器的水袋子里装着超纯净水，埋在土里能20年不变质。

从观景台上看到的缪子探测器阵列和电磁粒子探测器阵列。倪思洁摄

就在到访者瞪大眼睛时，何会海又给大家讲投标企业“上当”的故事。

“大网”里，很多不起眼的“零件”都有极其严苛的指标。观景台斜前方是毫无修饰的方形“房子”，“房子”里装着水切伦科夫望远镜。望远镜由3个水池组成，两个是150米乘150米的，另一个是300米乘110米的。投标企业一开始觉得“建个水池能有多难”，便自告奋勇接了项目，后来才发现这些要在零下三四十度高原上建的水池，不仅要防光、防漏，还要能保温。最后，在科研人员的“步步紧逼”下，企业直接靠三个最不起眼的水池，拿下了四川省建设工程天府奖杯的金奖。

庞大的规模和严苛的细节，成就了“大网”的很多“世界之最”：缪子探测器和电磁粒子探测器，共同组成了目前世界上最灵敏的超高能伽马射线探测装置，灵敏度不仅远高于美国同类实验HAWC，还远高于尚未建成的下一代伽马射线望远镜CTA；大水池是世界上最灵敏的甚高能伽马射线源巡天观测装置，探测器面积和灵敏度都是HAWC实验的4倍；缪子探测器、电磁粒子探测器、水池、望远镜四种不同的探测设备组成了世界上能量覆盖范围最宽的超高能宇宙线复合式立体测量系统……

关于“凭什么老天爷对你们那么好”，“金牌讲解员”解释：“只要阵列足够大、探测灵敏度足够高，就一定会看到新现象。”

别人又追问：“那你们的运气也太好了吧？”至于“运气”的事，何会海解释不了，曹臻也解释不了，他们都不是认同宿命论的人。

不信命的人

观测站里的很多人都不信宿命论。观景台底下，有一块醒目的红色牌子，上面写着一句有点“唠叨”的标语：“无论有多大的困难，都要去克服，再困难还要去克服，克服就是要去做这个做不了的事情。”

“这是我们曹总说的，大家觉得好，就立这儿了。”何会海的眼睛笑成了弯，眼角下是风吹日晒后留下的深色皱纹。

每次，“金牌讲解员”何会海都会站在观景台下等待到访者，观景台下立着首席科学家曹臻的格言。倪思洁摄

曹臻本人至今不知道到底是谁把这话立了起来，但他记得这是他在建最后5个缪子探测器土包时咬着牙说的。

最后5个缪子探测器土包，一开始并没有出现在规划图上。这5个点恰好位于比房子还要大的漂砾上，土包在上面根本立不住。等到探测器阵列差不多快建成时，曹臻察觉到，如果缺少这5个点，“大网”就相当于豁了口，探测的灵敏度和有效性会大幅降低。于是，他们决定用混凝土替代普通土丘，把最后5个探测器补齐。这5个土包是1188个土包里最贵的5个，曹臻、何会海等只能咬紧牙关、勒紧裤腰带，把多花的钱从别的地方省出来。

项目建设期，在工程现场工作的曹臻（右三）。中科院高能所供图

其实，参与工程研制建设的很多人都咬着牙干过活。

负责基建安装工作的工程师冯少辉和吴超勇是第一批上山布网的人。那是2015年，当时山上荒无人烟，大家住在山下稻城县的民宿里。民宿是木质结构，每晚老鼠在房顶吱哇乱窜，冯少辉就用手机放猫叫声，前两天还管用，老鼠的动静小了些，可是第三天又不消停了。

工程开工后，最让冯少辉难忘的是一次工人撤场大会，当时，胡子拉碴的冯少辉站在台上，看着台下同样乌漆嘛黑、嘴唇干裂的工人小伙儿，突然想到了大家刚进场时的白净模样，一瞬间各种致谢的场面话都显得苍白，他忍着泪冲着台下深鞠一躬说，“大家开心撤场，我们绝不让工程商拖欠大家一分钱工资”。最让吴超勇难忘的是在暴风雪里值的一次夜班，为了赶水池建设进度，吴超勇带着人轮流值夜班，那天，零下30多度，外面的风雪呼呼地刮，大家裹着棉被在池底哆哆嗦嗦地忙了一整夜。

数据平台技术部的负责人程耀东算是第二波上山的人，他的任务是给“大网”建数据中心。数据中心相当于“大网”的中枢神经。2017年，程耀东一上山就傻眼了，山上不光没有机房，连正儿八经的房子都没建成。按照进度节点，2018年初，“大网”要取数并把数据传回北京。无奈之下，程耀东带着人把工程施工队撤场后留下的简易钢架房改成临时机房，咬牙挺了20个月，夏天，机房里的积水能淹十几公分，冬天，冰溜子能结一米多长。但2018年2月3日，“大网”探测的第一缕宇宙线数据还是成功传回了北京。2019年后，有了正式的机房后，程耀东一咬牙又把它建成了“全国最牛的数据中心”，不仅可以“零触发”式自动获取数据，每秒钟数据读取量还高达4GB，“大网”从此可以在无人值守的情况下全天候运行。

除了基建和数据中心外，探测器的安装、调试也是要咬牙干的活儿。广角切伦科夫望远镜的调试都是在晚上进行，就算在不值夜班的时候，望远镜分系统成员杨明洁的手机也不会关机。2019年1月第一台望远镜试运行后，很多意想不到的问题随之出现，杨明洁几乎每天半夜都要起床做调试。电磁粒子探测器组成员赵静负责探测器安装工作，2018年上山时，她的孩子不到两岁，之后的四年她几乎中断了实验室里的所有科研。当被问到“值不值”时，赵静反问：“不然我之前的付出又是为了什么呢？既然选择了，就要坚持下去。”

项目团队里咬着牙干过活的人都觉得，曹臻关于克服困难的那句“唠叨”，是大家搏命的动力。“我在咬牙的时候，看看我旁边的同事也在咬牙坚持，没问题，我们一起。”水池建设团队的成员、中科院高能所副研究员刘成说。

比“大网”更大的网

在“大网”建设的高峰期，站上很热闹，有教授、有学生、有企业经理、有工人，很多人既是奔着“大网”而来，也是奔着曹臻而来。

工人里资历最老的是刚哥，人送外号“活化石”。刚哥名叫杨刚，是高海拔宇宙线观测站的常驻工人，祖籍四川，已经到了快退休的年纪。

刚哥只有高中学历，却跟宇宙线观测打了大半辈子交道。90年代，曹臻的博士生老师、中科院高能所研究员谭有恒等人在怀柔建宇宙线观测设施时，刚哥帮着看大门。谭有恒看他闲着，就手把手教他怎么安装探测器。20世纪末，我国第二代宇宙线探测装置——西藏羊八井宇宙线观测站建设时，他跟着谭有恒上了羊八井。之后，他又跟着曹臻上了海拔更高的海子山。刚哥亲眼见证了中国宇宙线探测阵列从怀柔的几十个探测器，变成羊八井的几百个探测器，再变成海子山的几千个探测器。

刚哥有件常挂在嘴边的事：“别看我文化不高，这里好多搞科研的人都是我看着长大的。”“搞科研的人”里包括首席科学家曹臻。

刚哥（右）与曹臻合影。受访者供图

曹臻比刚哥小一岁，两人在怀柔建探测器时，曹臻闲着没事就拎上几瓶便宜的啤酒去找刚哥，刚哥随手端出一碟花生米，两个人吃着、喝着、摆龙门阵。曹臻不记得当时聊了些什么，他说自己“可以和省长、省委书记坐一起聊，也可以和工人、农民聊好久”。

曹臻自称“三省人”，母亲是贵州人，父亲是四川人，自己出生在云南。云贵川三省豪爽耿直的狠劲和爱聊天的随和，都长在他的基因里。刚哥觉得跟曹臻很投缘，他还觉得要是没有曹臻的话，“海子山上的事情干不成”。

不过，曹臻觉得，海子山上的事情没了谁都干不成。2009年，受中科院高能所建大科学装置的风格影响，曹臻从一开始就计划着要网罗中科院内外有能耐的科研机构一起干。他一共拉了6家中科院内外的科研机构、7家高校、40多家企业“入伙”。一张无形的、比“大网”更大的网由此开始向外蔓延。

曹臻是铁了心要拉高校“入伙”的，因为他有个心结。他的第一位博士生在找工作时犯了愁，国内做宇宙线研究的高校寥寥无几，最后这位学生只能委身于一家与宇宙线毫不相干的地方高校。从那时起，曹臻就暗下决心，一定要把国内高校的宇宙线研究搞起来。

参与研制“大网”时，好几家高校干成了“很了不起的事”。曹臻每次介绍装置时，都要提云南大学、四川大学与中科院高能所合作研制的广角切伦科夫望远镜，那是基于硅光电倍增管相机技术的望远镜，全国绝无仅有，18台望远镜的观测时间因此比原先延长了一倍，在有强月光的夜晚也可以稳定观测。

他也会介绍清华大学和中科院高能所合作研制的“小白兔”系统，正是这个系统让“大网”上千个探测器的时间差低于0.0000000002秒。

由于“大网”采取“边建设、边运行”的模式，曹臻从建设一开始就张罗着让“大网”向国内外高校和科研机构开放，西藏大学、河北师范大学、广州大学、广西大学等地方高校成了国内合作成员单位。来自中国、俄罗斯、泰国、瑞士的28个天体物理研究机构和高校，还慢慢组成了国际合作组。大家联合起来，利用观测数据开展粒子天体物理研究，同时也开展宇宙学、天文学、粒子物理学等众多领域的基础研究。

在“大网”出成果之前，曹臻常常想一个问题：“为什么我们的文明是世界上最古老的文明之一，却在现有的宇宙观中毫无发言权？”“大网”名扬天下之后，曹臻体会到，“只要我们做出世界一流的科学成果，我们的思想就能自然而然地对人类文明作出贡献”。

在中国“捕天人”眼中，“大网”没有边界，它不限于哪座山，不限于哪片天，不限于哪群人，而是向着宇宙暗夜的起点和人类文明的归处无限展开。

2021年合作组会议后的合影。中科院高能所供图

作者：倪思洁

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文章转载自“中国科学报”，仅代表作者观点，不代表科学大院立场。

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