不再單打獨(dú)斗，“拉索”把做宇宙線的人“拉”到一起 | 加強(qiáng)基礎(chǔ)研究

基礎(chǔ)研究是整個(gè)科學(xué)體系的源頭，是所有技術(shù)問(wèn)題的總機(jī)關(guān)。作為國(guó)家戰(zhàn)略科技力量主力軍，中國(guó)科學(xué)院瞄準(zhǔn)世界科技前沿和國(guó)家重大需求，深入開(kāi)展使命驅(qū)動(dòng)的建制化基礎(chǔ)研究。《中國(guó)科學(xué)報(bào)》開(kāi)設(shè)“加強(qiáng)基礎(chǔ)研究”專欄，聚焦中國(guó)科學(xué)院在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的重點(diǎn)改革舉措和代表性成果，展現(xiàn)中國(guó)科學(xué)院在加快打造原始創(chuàng)新策源地征程上的堅(jiān)實(shí)足跡。

▲“拉索”合作組2026年度第一次會(huì)議留影。 高能所供圖

在四川稻城海子山，海拔4410米的高原上，一個(gè)覆蓋面積1.36平方公里的“大網(wǎng)”正晝夜不停地捕捉來(lái)自宇宙深處的粒子信號(hào)。這張“大網(wǎng)”是國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——高海拔宇宙線觀測(cè)站“拉索”（LHAASO），是世界上海拔最高、規(guī)模最大、靈敏度最強(qiáng)的超高能伽馬射線探測(cè)裝置。

2021年7月，“拉索”全部建成并全面投入科學(xué)運(yùn)行。2021年11月，中國(guó)科學(xué)院發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)基礎(chǔ)研究的若干意見(jiàn)》（“基礎(chǔ)研究十條”），提出開(kāi)展依托國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的建制化基礎(chǔ)研究，為“拉索”從“建成”走向“用好”提供了清晰的政策指引和組織方向。

在中國(guó)科學(xué)院的統(tǒng)籌下，“拉索”迅速轉(zhuǎn)入建制化運(yùn)行軌道。此后，一系列國(guó)際領(lǐng)先的重大成果接連落地：發(fā)現(xiàn)銀河系首批拍電子伏宇宙加速器，記錄迄今最高能量光子，打開(kāi)了超高能伽馬天文學(xué)新窗口；發(fā)現(xiàn)蟹狀星云伽馬射線能量逼近理論加速極限；發(fā)現(xiàn)史上最亮伽馬暴的極窄噴流和十萬(wàn)億電子伏特光子；認(rèn)證第一個(gè)超級(jí)宇宙線加速源；破解宇宙線“膝”形成之謎……

▲高海拔宇宙線觀測(cè)站“拉索”（LHAASO）

當(dāng)前，世界已經(jīng)進(jìn)入大科學(xué)時(shí)代，基礎(chǔ)研究越來(lái)越需要聚焦重大科學(xué)問(wèn)題、開(kāi)展建制化協(xié)同攻關(guān)。“拉索”首席科學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所（以下簡(jiǎn)稱高能所）曹臻院士表示，“拉索”從建設(shè)到運(yùn)行，始終圍繞宇宙線起源這個(gè)核心問(wèn)題，把裝置建設(shè)、觀測(cè)、數(shù)據(jù)分析、成果產(chǎn)出、人才培養(yǎng)串成一條完整的研究鏈條。這種模式正是中國(guó)科學(xué)院“基礎(chǔ)研究十條”所倡導(dǎo)的“體系化、建制化”研究的具體實(shí)踐。

“中國(guó)科學(xué)院鼓勵(lì)我們大膽探索跨單位、跨學(xué)科的合作機(jī)制，在考核評(píng)價(jià)、資源配置上給予很大靈活性。大家擰成一股繩，才能‘拉’住宇宙線。”曹臻說(shuō)。

把分散的力量攏到一起

宇宙線起源是困擾物理學(xué)界百余年的世紀(jì)難題，研究它，需要具備覆蓋平方公里級(jí)探測(cè)范圍、跨多個(gè)能段的復(fù)合觀測(cè)能力，涉及成千上萬(wàn)個(gè)探測(cè)器、多種科學(xué)門類的集成。這遠(yuǎn)不是一個(gè)課題組、幾個(gè)研究員就能完成的事。

“拉索”團(tuán)隊(duì)青年科學(xué)家、高能所研究員張壽山說(shuō)，過(guò)去國(guó)內(nèi)的宇宙線研究以小型實(shí)驗(yàn)組為主，科研力量分散、目標(biāo)不統(tǒng)一，難以在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)。

在中國(guó)科學(xué)院的積極推動(dòng)下，2015年末，“拉索”獲得國(guó)家發(fā)展改革委批復(fù)立項(xiàng)。此后，中國(guó)科學(xué)院統(tǒng)籌院內(nèi)外團(tuán)隊(duì)開(kāi)展聯(lián)合攻關(guān)，不僅如期完成了一項(xiàng)新的工程任務(wù)，還圍繞科研組織模式實(shí)現(xiàn)了一場(chǎng)變革。

曹臻表示，“拉索”涉及山東大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、四川大學(xué)、云南大學(xué)等多家單位，上百名科研人員分工協(xié)作，按照工程化管理模式推進(jìn)。

“12個(gè)億的大項(xiàng)目，高能所的科研團(tuán)隊(duì)也就30多人，如果沒(méi)有這樣的組織模式，怎么可能完成？”曹臻說(shuō)。為及早產(chǎn)出科學(xué)成果，曹臻等人提出了“邊建設(shè)，邊運(yùn)行”的思路。從2017年“拉索”正式啟動(dòng)建設(shè)到2021年全部建成，僅用了4年，這個(gè)速度“遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了歐洲人能想象到的程度”。

“拉索”建好了，如何最大限度地發(fā)揮作用、如何組織全國(guó)乃至全球優(yōu)勢(shì)力量圍繞同一核心科學(xué)問(wèn)題協(xié)同攻關(guān)，成為現(xiàn)實(shí)難題。

“拉索”全面投入科學(xué)運(yùn)行不久，中國(guó)科學(xué)院“基礎(chǔ)研究十條”出臺(tái)。在這一明確指引下，“拉索”有了更清晰的制度跑道，為從“裝置建成”走向“用好裝置”提供了系統(tǒng)的政策引導(dǎo)和組織保障。“拉索”不僅帶來(lái)了人才和資源的匯聚效應(yīng)，還搭建起一個(gè)開(kāi)展建制化基礎(chǔ)研究的堅(jiān)實(shí)平臺(tái)。

“過(guò)去，大家盯著自己關(guān)心的科學(xué)問(wèn)題各做各的。‘基礎(chǔ)研究十條’出臺(tái)后，院黨組推動(dòng)我們把全國(guó)做宇宙線和相關(guān)方向的科研力量凝聚到核心科學(xué)問(wèn)題上來(lái)。”曹臻說(shuō)，“拉索”在中國(guó)科學(xué)院的支持下打破了傳統(tǒng)“課題組長(zhǎng)負(fù)責(zé)制”的局限，基本把國(guó)內(nèi)做宇宙線物理、高能天體物理的科研人員都包含進(jìn)來(lái)了。

“有好的數(shù)據(jù)，才能做出好的物理成果。在沒(méi)有‘拉索’時(shí)，我國(guó)宇宙線研究處于跟跑狀態(tài)，而現(xiàn)在，大家一想到做宇宙線，就想到中國(guó)科學(xué)院，就來(lái)‘拉索’，因?yàn)橹挥兴茏龀鲎詈玫某晒！辈苷楸硎尽?/p>

催生重大科研成果接連落地

進(jìn)入科學(xué)運(yùn)行階段，“拉索”采用國(guó)際合作組模式，打破單位、地域、學(xué)科界限，將國(guó)內(nèi)外30家研究機(jī)構(gòu)、327名科學(xué)家組織在一起，組建了10個(gè)科學(xué)團(tuán)隊(duì)，協(xié)同攻關(guān)。

在曹臻看來(lái)，依托大科學(xué)裝置的建制化研究模式，不是簡(jiǎn)單地把人聚在一起，真正的挑戰(zhàn)在于怎么讓不同單位、不同專長(zhǎng)的人有效協(xié)作，產(chǎn)出可靠的成果。

“拉索”國(guó)際合作組每年制訂科學(xué)運(yùn)行計(jì)劃，明確核心科學(xué)目標(biāo)，集中優(yōu)勢(shì)資源定向攻關(guān)，確保成果持續(xù)高質(zhì)量產(chǎn)出。

曹臻介紹，合作組把數(shù)據(jù)分成100多個(gè)研究專題，由各成員單位自由申報(bào)，自主組織研究小組。專題之間相互交叉，科學(xué)家們經(jīng)常開(kāi)會(huì)討論。

“為了保證成果的可靠性，合作組還建立了一套內(nèi)部評(píng)審機(jī)制，一個(gè)組做出來(lái)的結(jié)果，要由另一個(gè)實(shí)驗(yàn)組重復(fù)驗(yàn)證。”曹臻說(shuō)。

2025年11月16日，“拉索”發(fā)表兩項(xiàng)科學(xué)成果，破解了困擾科學(xué)界近70年的難題。其中一項(xiàng)成果，是宇宙線質(zhì)子能譜“膝區(qū)”顯現(xiàn)超出預(yù)期的高能組分，黑洞正是其最可能的候選源天體。

宇宙線能量分布圖上有一個(gè)關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)，由于形狀酷似人的膝蓋，被稱為“膝”。長(zhǎng)期以來(lái)，測(cè)量“膝區(qū)”的宇宙線質(zhì)子能譜被認(rèn)為是“不可能完成的任務(wù)”。“拉索”巧妙利用強(qiáng)大的地面觀測(cè)裝置，采用多參數(shù)測(cè)量技術(shù)成功篩選出大統(tǒng)計(jì)量的高純度質(zhì)子樣本。

張壽山正是質(zhì)子能譜研究的負(fù)責(zé)人。他介紹，在這項(xiàng)研究中，高能所團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)從海量數(shù)據(jù)中篩選高純度質(zhì)子樣本并精確測(cè)量能譜；南京大學(xué)和中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)構(gòu)建黑洞粒子加速模型并作出相關(guān)的科學(xué)解釋；意大利羅馬大學(xué)等單位的國(guó)際合作者提供不同視角的驗(yàn)證。

協(xié)同的過(guò)程并非總是一帆風(fēng)順。“物理學(xué)家基本上很難不吵架。”曹臻笑言。圍繞這篇論文，團(tuán)隊(duì)開(kāi)了很多次會(huì)，爭(zhēng)論如何分析數(shù)據(jù)、如何分類、如何解讀物理意義。正是這種嚴(yán)格的討論和驗(yàn)證機(jī)制，保證了“拉索”成果的可靠性。

更重要的是，“拉索”的建制化基礎(chǔ)科研平臺(tái)吸引了國(guó)際頂尖科學(xué)家加入。著名天體物理學(xué)家、德國(guó)馬普核物理研究所的Felix Aharonian已成為“拉索”的活躍合作者。“大家聚在一起討論，學(xué)到了很多課本上沒(méi)有、看文獻(xiàn)也看不來(lái)的知識(shí)。”張壽山說(shuō)。

助力青年人才成長(zhǎng)

依托國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施開(kāi)展建制化基礎(chǔ)研究，不僅催生了重大成果，也構(gòu)建起開(kāi)放協(xié)同、競(jìng)爭(zhēng)激勵(lì)、代際傳承的人才培育生態(tài)，讓青年科研人員在重大科研任務(wù)中快速成長(zhǎng)。

曹臻認(rèn)為，建制化基礎(chǔ)研究對(duì)青年人才成長(zhǎng)助益顯著。大合作組內(nèi)部形成良性競(jìng)爭(zhēng)與廣泛交融，同一科學(xué)目標(biāo)下多個(gè)團(tuán)隊(duì)同臺(tái)推進(jìn)，做得好、做得快的團(tuán)隊(duì)能優(yōu)先產(chǎn)出成果，這種生態(tài)能快速激發(fā)青年學(xué)者的創(chuàng)新活力。

在“拉索”團(tuán)隊(duì)中，青年科研人員占比超過(guò)60%，他們活躍在探測(cè)器研制與運(yùn)維、數(shù)據(jù)處理、科學(xué)分析等各個(gè)崗位，成為科研攻堅(jiān)的主力軍。

張壽山坦言，在“拉索”的平臺(tái)上，年輕人有機(jī)會(huì)接觸前沿的科學(xué)問(wèn)題、頂尖的觀測(cè)數(shù)據(jù)，還可以與國(guó)際一流科學(xué)家同臺(tái)交流，拓寬視野，讓科研能力得到質(zhì)的提升，這也是中國(guó)科學(xué)院人才培養(yǎng)的一大優(yōu)勢(shì)。

現(xiàn)在，建制化基礎(chǔ)研究的邊界還在拓展。曹臻透露，“拉索”正在推動(dòng)與“中國(guó)天眼”（FAST）、“天關(guān)”衛(wèi)星、“銀河畫卷”等其他大科學(xué)裝置的聯(lián)合觀測(cè)，開(kāi)展多波段、多信使協(xié)同觀測(cè)，突破單一裝置的觀測(cè)局限。

實(shí)際上，這并非偶然形成的合作，而是中國(guó)科學(xué)院有組織推動(dòng)天地聯(lián)合觀測(cè)的產(chǎn)物。2022年，中國(guó)科學(xué)院將目光投向大型科技設(shè)施的集群優(yōu)勢(shì)，組織院內(nèi)天文學(xué)、空間科學(xué)等領(lǐng)域力量，系統(tǒng)梳理重大科學(xué)問(wèn)題，明確依托FAST、“拉索”、“悟空”號(hào)暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星等設(shè)施與衛(wèi)星開(kāi)展多波段、多信使協(xié)同攻關(guān)的方向。這一頂層設(shè)計(jì)，為“拉索”打破單一裝置局限、融入更廣闊的觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)提供了政策指引和組織保障。

例如，“拉索”探測(cè)到天體伽馬輻射后，F(xiàn)AST 同步開(kāi)展射電觀測(cè)，“銀河畫卷”精準(zhǔn)測(cè)量星際氣體分布，多裝置數(shù)據(jù)結(jié)合，完整揭示宇宙線產(chǎn)生超高能輻射的物理過(guò)程。

曹臻表示，“拉索”與“天關(guān)”聯(lián)合發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的天體源，聯(lián)合研究成果即將發(fā)表，與“悟空”號(hào)的合作也在有序推進(jìn)，有望產(chǎn)出重要的聯(lián)合研究成果。

“這種大科學(xué)裝置的建制化協(xié)同研究，讓科學(xué)攻關(guān)更有效、成果產(chǎn)出更高效，成為破解重大科學(xué)問(wèn)題的新路徑，實(shí)現(xiàn)‘1+1>2’的科研效能。”曹臻說(shuō)。

來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)（2026-05-08 第1版 要聞）

責(zé)任編輯：侯茜