一束“看不见的光”，
竟能将一颗篮球从地上拍到篮筐上。
一粒小到看不见的光子，
竟能烧穿纸张，
与一束激光的威力相当。
今天，一项科研研究成果在北京公布，并在《Nature》（《自然》）发表，震动世界，开启了“超高能伽马天文学”的新纪元。
而这项成果的核心，就是开头提到的那粒光子。
人类史上首次
现实版“三体红岸基地”捕获“最强光子”
离四川稻城景区不远的海子山，就坐落着一座特别的观测站——“高海拔宇宙线观测站LHAASO”。这座观测站，是人类文明的“天眼”，也是刘慈欣笔下接收宇宙讯号的“红岸基地”。
今天，这里产出的研究成果，在人类基础科学的历史簿上，记下重重的一笔——在这里，人类首次捕获到此前从未见过的1.4PeV能量的伽马光子踪迹——这是人类观测到的最高能量光子。
而这座LHAASO观测站，同时还是全球唯一一座能够观测到10的13次方到10的17次方电子伏特能量级宇宙射线的观测站。换言之，假如地外文明在这个特殊的“能量波段”发来信息，这里将是全球唯一的接收点。
此外，这座观测站还承担着探索高能宇宙线起源、探寻暗物质、量子引力或洛仑兹不变性破缺等新物理现象，发现新规律等任务。
四种“天眼”联手出击
在“高海拔宇宙线观测站LHAASO”，有四种类型的探测器。直观来说，我们可以叫它们“大水池”“土堆”“小绿桌”与“望远镜”。它们各有效用。
例如，在观测波段上，“大水池”可以探测到相对较高波段的粒子雨，而“土堆”与“小绿桌”则观测波段较低，能量更强的粒子。而“望远镜”观测的波段，则涵盖了以上三种探测器观测的波段。
而在观测对象的种类上，“大水池”“土堆”“小绿桌”探测的是粒子，而“望远镜”探测的则是宇宙射线，而非其与大气碰撞后产生的“粒子阵雨”。这次震惊世界的“最强光子”，便是由“土堆”与“小绿桌”联动探测到的。
简单地说，“土堆”主要负责“你是不是我们要找的粒子”的问题，而“小绿桌”主要负责你从哪里来，能量有多少”的问题。
激光作尺大气量能超纯水过滤
这些黑科技让你大开眼界
在“土堆”中，竟放有世界上已知最纯净的“超纯水”，而水的重量竟达惊人的44吨。
据高能所副教授、lhaaso电磁粒子探测器组装负责人赵静介绍，这种“超纯水”内，几乎连一点金属元素与微生物都没有，以至于连导电性也几乎没有了。
那么，为什么“土堆”会被设计成这样奇怪的模样呢？土堆里面又干嘛需要这种“超纯水”呢？
原来，“土堆”厚厚的泥土是为了隔离电子，而这种“超纯水”则由本地机器制水，主要起到转化与过滤粒子的作用。一种叫缪子的粒子穿过这种水时，部分频段还会被转化为可见光。
而一定要使用这种“超纯水”，一大原因也是“土堆”运行后，水是不会进行更换“维修”的。因此，如果“土堆”使用含有机物、微生物等杂质的普通纯净水，一段时间后，探测精度将会大大降低。
此外，西南交通大学副教授、LHAASO望远镜标定和大气监测系统负责人祝凤荣还介绍，LHAASO观测站还将激光作为“量天尺”来对望远镜观测到的宇宙射线能量进行比对，还将大气作为“量能器”，推算宇宙射线的能量。
据了解，该观测站每年运维成本达万，目前仅建设完成约一半。
“最强光子”不止一粒
年，LHAASO观测站投运后不久，便观测到了一场从天穹降下“粒子雨”。而这些粒子中，就有人类已知能量最强光子的踪迹。
据说，这些光子包含的能量，是人类所能赋予粒子极限能量的百倍。
如同异次元的使者，它们携带着宇宙起源的讯息，历经万年时间，从远古天外抵达地球，与大气碰撞，化作一场“粒子阵雨”，被人类首次捕获。
这无疑是历史性的时刻，然而，这却并不代表着“最强光子”独一无二。
“粒子雨”与“最强光子”其实并不罕见。平均来说，LHAASO观测站几乎一个月便能捕捉到这样一粒“最强光子”的踪迹。人类一直没有迈出这关键性的一步，很大程度上，就是因为缺少了能看见这些粒子的“天眼”。而LHAASO观测站的逐步建成投运，无疑会为基础科学的发展起到推动作用。
来源四川观察
编辑石头
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