做學問這件事，說到底就是認准一個目標一直追下去——追著未知跑，追著極限跑。我這一輩子，追的就是宇宙線的未知源頭。

從雲南大學物理系畢業多年后，1987年，我進入中國科學院高能物理研究所，師從譚有恆研究員開始“追”的歷程。譚有恆是繼王淦昌、張文裕、何澤慧、蕭健等科學家之后，我國第二代從事宇宙線研究的科學家。那時候我心心念念想做理論物理研究，可導師遞給我一張手繪草圖——一個繆子探測器的設計圖。“我們去把它做出來。”他說。

1988年，我們跟著譚老師在懷柔一小片桃園裡，用56台樣機搭建我國自己的宇宙線觀測陣列。“我們一起掘地三米，用來放探測器。”遺憾的是，因為防水技術不過關，實驗失敗了。但那段經歷讓我看到了實驗物理的魅力——“令人著迷。一旦做進去了之后，就會覺得這個東西非常有趣。”

懷柔的失敗沒有讓我們氣餒，譚老師聯合日本、意大利科學家發起“西藏計劃”，建成了羊八井宇宙線觀測站。1992年，我成為羊八井的第一位值班人員。在海拔4300米的高原上，大自然狠狠給我上了一課——“缺氧、暈厥、失眠。我立志一輩子都會在高山上，但這第一次就把我‘放翻’了。”那時候上高原的路不好走，經費也不多，大家三四個月待在現場不下山。中方負責羊八井基地建設，外方提供陣列設備。數據完全控制在外國科學家手中，我們使用的都是經過他們研究之后的“二手貨”。中國人要獲得宇宙線研究的話語權——這個念頭，從那時起在我心裡扎下了根。

1994年博士畢業后，我前往美國俄勒岡大學，后又到猶他大學參與國際最大的宇宙線實驗之一HiRes。那段時間，我發現了宇宙線能譜第二膝現象，還參與了“GZK截斷”現象的重要發現。2004年，旅美十年的我選擇回到久別的高能所、羊八井，成為羊八井中意合作ARGO-YBJ實驗的中方負責人。理由很簡單——中國在包括探測宇宙線在內的基礎科學研究正展現出強勁的發展勢頭，宇宙線科學研究巨大進步的歷史機遇正在孕育，我們不能錯過這個良機。

2009年2月18日，在北京香山科學會議上，我代表團隊第一次完整提出了“高海拔宇宙線觀測站”——“拉索”的構想。

從構想到建成，這條路走了十幾年。選址就花了6年，我們跑遍了西藏、雲南、青海、四川，最終選定了四川稻城海子山——海拔4410米。2015年獲批立項，2017年主體工程動工，2021年全部建成，2023年通過國家驗收。

做“拉索”這個裝置，最難的不是技術，而是怎麼在有限的經費裡實現最大的科學目標。我們設計了一個1平方公裡的地面簇射粒子探測器陣列，由5216個電磁粒子探測器和1188個繆子探測器組成。這個設計背后有一個重大教訓。上世紀90年代，諾貝爾獎得主詹姆斯·克羅寧在美國做了一個叫CASA-MIA的實驗，就是受到探測天鵝座X-3的超高能伽馬射線信號的強烈召喚。但他設計的繆子探測器隻覆蓋了陣列面積的1%左右，觀測了3年，1996年就放棄了，沒看到超高能伽馬射線源。從這裡，我學到了重要的一課：1%遠遠不夠。

我們在建“拉索”時，鉚足了勁把繆子探測器的有效面積提升到4%。別小看這4%，它意味著從干擾信號中提取超高能光子信號的“淘金”能力有了質的飛躍。即使對准一個很亮的伽馬射線源看，記錄下來的宇宙線事例中99.99%都是帶電粒子，它們是極強的背景噪聲。我們的繆子探測器就像一台精密的“驗鈔機”——依靠它，能顯著降低背景事例數，讓那一個個寶貴的光子信號清晰地顯現出來。

做學問，有時候還需要耐心地“等”。“拉索”建成后，我的同事李驄等人就盯上了天鵝座方向。2023年，“拉索”在天鵝座區域發現了一個巨型超高能伽馬射線泡狀結構，裡面充滿了高能光子。但我們心裡清楚：知道“城市”在發光還不夠，必須找到“城市”裡到底是哪一棟“樓”在發光。超高能光子極其稀少，幾萬個宇宙線粒子“砸”向大氣層，裡面隻有一兩個。2023年的一天，我們發現來自天鵝座方向的超高能光子似乎不是均勻穩定地到來的，時有時無。大家不敢聲張——數據太少了，少到無法排除統計誤差的可能。團隊花了3年多時間積累數據，反復核對。2024年，我們把累積了4年多的數據按照到達時間排布起來，畫出了一張分布圖——一條正弦曲線逐漸清晰了，光子的數量隨著時間有規律地變多、變少，循環往復，周期是4.8小時。“光子的出現果然不是隨機事件！”那晚，李驄興奮得睡不著覺。

4.8小時——這個數字指向了一個困擾人類40多年的神秘雙星系統：天鵝座X-3。這是一個在1966年被發現的天體，也是一個讓諾貝爾獎得主克羅寧“入坑”伽馬天文學卻鎩羽而歸的地方。我們用“拉索”的超高靈敏度，終於鎖定了它。我們看到了能量高達4000萬億電子伏特的光子，推測是來自伴星的紫外光子，被能量高達40千萬億電子伏特的質子“一腳踢出來”的——這一腳讓紫外光子的能量增加了百萬億倍。這項研究開啟了“超高能時域天文學”的新領域。

學問做到今天，我越來越覺得，科學發現沒有預期，但必須有信念。從2021年“拉索”發現首批“拍電子伏加速器”和最高能量光子，到2024年認証首個超級宇宙線加速源，再到今天鎖定天鵝座X-3這個“宇宙心跳”——每一步都是前人沒有走過的路。有人問過我，為什麼要做這種看起來“沒用”的基礎研究？我的回答是：一個國家如果沒有在基礎科學領域的話語權，就談不上是真正的科技強國。我們用了三代人的時間追趕世界——從王淦昌、張文裕等第一代在雲南落雪山建立中國第一個宇宙線實驗室，到譚有恆等第二代建起羊八井觀測站，再到我們這一代建成“拉索”——終於在宇宙線研究領域發出了中國人的聲音。

如今“拉索”的相關研究報告已經成了各種國際會議的重頭戲。但這不是終點。我們現在討論的問題，已經從“光年級”縮小到了“太陽半徑級”。下一步，我們還要找到更高能量的粒子，要進一步擴展觀測的范圍，建更大的探測器。而我自己，還想把探索宇宙線起源的領域擴展到充滿更多未知的中微子天文學。

從落雪山到羊八井，從羊八井到稻城海子山——中國宇宙線研究的接力棒傳到了我們這一代手中。做學問這件事，說到底就是一代人接著一代人，追著未知跑，只要堅持跑下去，總能跑到別人沒到過的地方。

（作者：曹臻，為中國科學院院士、中國科學院高能物理研究所研究員、高海拔宇宙線觀測站“拉索”首席科學家 本報記者崔興毅採訪整理）