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加快打造原始創(chuàng)新策源地,加快突破關(guān)鍵核心技術(shù),努力搶占科技制高點(diǎn),為把我國建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康,率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展,率先建成國家創(chuàng)新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設(shè)國際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

首頁 > 學(xué)者風(fēng)采

她捉到宇宙中最高能量的光子

2019-10-30 新華網(wǎng) 喻菲
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語音播報(bào)

黃晶在西藏羊八井安裝宇宙線探測設(shè)備。中科院高能物理研究所供圖

黃晶在調(diào)試宇宙線探測器。中科院高能物理研究所供圖

西藏羊八井宇宙線國際觀測站。中科院高能物理研究所供圖

黃晶介紹西藏羊八井實(shí)驗(yàn)的新發(fā)現(xiàn)。中科院高能物理研究所供圖

  公元1054年,北宋天象官目睹了宇宙中最震撼的景象:一顆超新星爆發(fā)。近一千年后的2019年,中日科學(xué)家從這場宇宙級焰火的遺跡——蟹狀星云中探測到迄今能量最高的光子。這一發(fā)現(xiàn)被《物理評論快報(bào)》作為高亮點(diǎn)文章發(fā)表。

  扎著馬尾辮,容貌秀麗的中日合作西藏羊八井ASgamma實(shí)驗(yàn)中方負(fù)責(zé)人黃晶介紹,這一進(jìn)展標(biāo)志著超高能伽馬射線天文觀測進(jìn)入到100TeV(1TeV=1萬億電子伏特),打開觀測宇宙的新窗口。

  宇宙中除了星辰,還隱藏著一個(gè)巨大的秘密。無數(shù)神秘的粒子正以接近光的速度飛馳,這些神秘的粒子就是宇宙線。

  宇宙線給人們帶來了太陽系以外唯一的物質(zhì)樣本,攜帶著其產(chǎn)生地“源”天體及其經(jīng)過的空間環(huán)境,乃至天體演化及宇宙早期的奧秘,是人類探索宇宙的重要途徑。

  在宇宙線發(fā)現(xiàn)后的100年間,與之相關(guān)的研究獲得了5次諾貝爾獎(jiǎng),但人類還不清楚高能宇宙線的主要來源。什么樣的物理過程把這些粒子加速到如此之高的能量?在從其發(fā)源地傳播到地球這一漫長而遙遠(yuǎn)的旅途中經(jīng)歷了什么?它們在宇宙演化各個(gè)階段起什么作用?

  黃晶記得童年時(shí)代的夏夜,她在福建老家院中乘涼,一位讀過大學(xué)的鄰居搖著一把畫滿星座的折扇給大家講故事。滿天繁星讓她對宇宙心馳神往。

  1993年黃晶大學(xué)畢業(yè)去日本東京大學(xué)宇宙線研究所深造。當(dāng)時(shí)日本粒子物理學(xué)界正在不斷產(chǎn)生諾貝爾獎(jiǎng)獲得者。她的老師是中日合作羊八井實(shí)驗(yàn)的日方創(chuàng)始人。在日本讀研期間,黃晶已經(jīng)跟隨老師到西藏羊八井開展觀測。

  她說:“宇宙線探測與國家實(shí)力的發(fā)展有很大關(guān)系,我們都能切身感受到?!鄙鲜兰o(jì)八九十年代中日合作的實(shí)驗(yàn)中,中方既無經(jīng)費(fèi)也無技術(shù),只建設(shè)了安放數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的土坯房。一直到2000年左右,中國的經(jīng)費(fèi)才逐漸增加。

  2008年黃晶回國,到中國科學(xué)院高能物理所創(chuàng)立自己的實(shí)驗(yàn)室。當(dāng)時(shí)只有三間空蕩蕩的屋子,差點(diǎn)就要在地上做實(shí)驗(yàn)了。她帶著學(xué)生找來廢棄的桌椅搭建起實(shí)驗(yàn)室。探測器組裝完成后無法測試,她的學(xué)生用自行車馱著儀器在高能物理所里轉(zhuǎn),好不容易借了一間實(shí)驗(yàn)室,利用周末測試設(shè)備。

  2012年,黃晶開始擔(dān)任中日合作羊八井ASgamma實(shí)驗(yàn)的中方負(fù)責(zé)人。

  為了探尋宇宙線的答案,黃晶曾在西藏遇到生命危險(xiǎn)。

  有一次,黃晶帶領(lǐng)學(xué)生在羊八井觀測站安裝實(shí)驗(yàn)設(shè)施,遇上沙塵暴,人幾乎要被風(fēng)吹跑了。他們或趴著或跪著在狂風(fēng)中把設(shè)備安裝好。

  還有一次,黃晶在羊八井發(fā)燒快到40度,且有很強(qiáng)的高原反應(yīng)。當(dāng)?shù)貎H有一個(gè)簡陋的衛(wèi)生所,由于是假期,只有一位男醫(yī)生值班,沒有會(huì)輸液的護(hù)士。如果不立即輸液,黃晶有生命危險(xiǎn)。曾為照顧母親學(xué)過輸液的黃晶請醫(yī)生找來器具并按住自己的胳膊,當(dāng)她給自己扎針頭時(shí),感覺到男醫(yī)生的手在發(fā)抖。黃晶脫離危險(xiǎn)后醫(yī)生感嘆道,從未見過這樣的女人。

  羊八井ASgamma實(shí)驗(yàn)雖然條件簡陋,卻取得了豐碩的成果。2014年,中日雙方共同出資完成實(shí)驗(yàn)重大升級改造,成為目前20TeV以上能區(qū)國際最靈敏的伽馬天文望遠(yuǎn)鏡。

  羊八井ASgamma實(shí)驗(yàn)最新成果引起國際學(xué)界關(guān)注。此前,許多世界上頗具影響力的科學(xué)家都認(rèn)為不可能有超過100TeV的伽馬射線。

  “但是我們計(jì)算應(yīng)該是存在的,我們堅(jiān)持去做觀測實(shí)驗(yàn)?!秉S晶說,“這次的新發(fā)現(xiàn)打開了100TeV以上觀測伽馬射線的新窗口。能取得這樣的進(jìn)展,是由于我們開發(fā)出了創(chuàng)新型的探測器,大大提高了靈敏度。雖然國際上有十多家宇宙線實(shí)驗(yàn)組,但是我們從來沒有在實(shí)驗(yàn)方法上跟風(fēng),我們靠的是觀測技術(shù)的創(chuàng)新?!?/p>

  黃晶說,宇宙線實(shí)驗(yàn)從設(shè)計(jì)、研制、驗(yàn)證、實(shí)施到最后出成果,是一個(gè)漫長的過程。面對浩瀚的宇宙,她一生最多只能做好三個(gè)實(shí)驗(yàn),每一個(gè)需要堅(jiān)持二三十年。

  “我第一個(gè)實(shí)驗(yàn)是跟著日本老師做的,第二個(gè)在羊八井,第三個(gè)就是在四川稻城正在建設(shè)的高海拔宇宙線觀測站。我們要埋頭苦干,不斷創(chuàng)新,更要持之以恒?!彼f。

  “我們國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展了幾十年,如果沒有國家強(qiáng)大,就不會(huì)有錢來研發(fā)探測器,就不會(huì)有我們自己的核心技術(shù)。中國現(xiàn)在有錢了,但是技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)還需要長期積累?!秉S晶說,“宇宙線發(fā)現(xiàn)一百多年了,起源之謎還沒有答案,很有可能是中國人解答這個(gè)世紀(jì)之謎?!?/p>

打印 責(zé)任編輯:侯茜

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