不再單打獨斗，“拉索”把做宇宙線的人“拉”到一起 | 加強基礎研究

基礎研究是整個科學體系的源頭，是所有技術問題的總機關。作為國家戰略科技力量主力軍，中國科學院瞄準世界科技前沿和國家重大需求，深入開展使命驅動的建制化基礎研究。《中國科學報》開設“加強基礎研究”專欄，聚焦中國科學院在基礎研究領域的重點改革舉措和代表性成果，展現中國科學院在加快打造原始創新策源地征程上的堅實足跡。

▲“拉索”合作組2026年度第一次會議留影。 高能所供圖

在四川稻城海子山，海拔4410米的高原上，一個覆蓋面積1.36平方公里的“大網”正晝夜不停地捕捉來自宇宙深處的粒子信號。這張“大網”是國家重大科技基礎設施——高海拔宇宙線觀測站“拉索”（LHAASO），是世界上海拔最高、規模最大、靈敏度最強的超高能伽馬射線探測裝置。

2021年7月，“拉索”全部建成并全面投入科學運行。2021年11月，中國科學院發布《關于加強基礎研究的若干意見》（“基礎研究十條”），提出開展依托國家重大科技基礎設施的建制化基礎研究，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。

在中國科學院的統籌下，“拉索”迅速轉入建制化運行軌道。此后，一系列國際領先的重大成果接連落地：發現銀河系首批拍電子伏宇宙加速器，記錄迄今最高能量光子，打開了超高能伽馬天文學新窗口；發現蟹狀星云伽馬射線能量逼近理論加速極限；發現史上最亮伽馬暴的極窄噴流和十萬億電子伏特光子；認證第一個超級宇宙線加速源；破解宇宙線“膝”形成之謎……

▲高海拔宇宙線觀測站“拉索”（LHAASO）

當前，世界已經進入大科學時代，基礎研究越來越需要聚焦重大科學問題、開展建制化協同攻關。“拉索”首席科學家、中國科學院高能物理研究所（以下簡稱高能所）曹臻院士表示，“拉索”從建設到運行，始終圍繞宇宙線起源這個核心問題，把裝置建設、觀測、數據分析、成果產出、人才培養串成一條完整的研究鏈條。這種模式正是中國科學院“基礎研究十條”所倡導的“體系化、建制化”研究的具體實踐。

“中國科學院鼓勵我們大膽探索跨單位、跨學科的合作機制，在考核評價、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。

把分散的力量攏到一起

宇宙線起源是困擾物理學界百余年的世紀難題，研究它，需要具備覆蓋平方公里級探測范圍、跨多個能段的復合觀測能力，涉及成千上萬個探測器、多種科學門類的集成。這遠不是一個課題組、幾個研究員就能完成的事。

“拉索”團隊青年科學家、高能所研究員張壽山說，過去國內的宇宙線研究以小型實驗組為主，科研力量分散、目標不統一，難以在國際競爭中占據優勢。

在中國科學院的積極推動下，2015年末，“拉索”獲得國家發展改革委批復立項。此后，中國科學院統籌院內外團隊開展聯合攻關，不僅如期完成了一項新的工程任務，還圍繞科研組織模式實現了一場變革。

曹臻表示，“拉索”涉及山東大學、中國科學技術大學、四川大學、云南大學等多家單位，上百名科研人員分工協作，按照工程化管理模式推進。

“12個億的大項目，高能所的科研團隊也就30多人，如果沒有這樣的組織模式，怎么可能完成？”曹臻說。為及早產出科學成果，曹臻等人提出了“邊建設，邊運行”的思路。從2017年“拉索”正式啟動建設到2021年全部建成，僅用了4年，這個速度“遠遠超過了歐洲人能想象到的程度”。

“拉索”建好了，如何最大限度地發揮作用、如何組織全國乃至全球優勢力量圍繞同一核心科學問題協同攻關，成為現實難題。

“拉索”全面投入科學運行不久，中國科學院“基礎研究十條”出臺。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”提供了系統的政策引導和組織保障。“拉索”不僅帶來了人才和資源的匯聚效應，還搭建起一個開展建制化基礎研究的堅實平臺。

“過去，大家盯著自己關心的科學問題各做各的。‘基礎研究十條’出臺后，院黨組推動我們把全國做宇宙線和相關方向的科研力量凝聚到核心科學問題上來。”曹臻說，“拉索”在中國科學院的支持下打破了傳統“課題組長負責制”的局限，基本把國內做宇宙線物理、高能天體物理的科研人員都包含進來了。

“有好的數據，才能做出好的物理成果。在沒有‘拉索’時，我國宇宙線研究處于跟跑狀態，而現在，大家一想到做宇宙線，就想到中國科學院，就來‘拉索’，因為只有它能做出最好的成果。”曹臻表示。

催生重大科研成果接連落地

進入科學運行階段，“拉索”采用國際合作組模式，打破單位、地域、學科界限，將國內外30家研究機構、327名科學家組織在一起，組建了10個科學團隊，協同攻關。

在曹臻看來，依托大科學裝置的建制化研究模式，不是簡單地把人聚在一起，真正的挑戰在于怎么讓不同單位、不同專長的人有效協作，產出可靠的成果。

“拉索”國際合作組每年制訂科學運行計劃，明確核心科學目標，集中優勢資源定向攻關，確保成果持續高質量產出。

曹臻介紹，合作組把數據分成100多個研究專題，由各成員單位自由申報，自主組織研究小組。專題之間相互交叉，科學家們經常開會討論。

“為了保證成果的可靠性，合作組還建立了一套內部評審機制，一個組做出來的結果，要由另一個實驗組重復驗證。”曹臻說。

2025年11月16日，“拉索”發表兩項科學成果，破解了困擾科學界近70年的難題。其中一項成果，是宇宙線質子能譜“膝區”顯現超出預期的高能組分，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關鍵轉折點，由于形狀酷似人的膝蓋，被稱為“膝”。長期以來，測量“膝區”的宇宙線質子能譜被認為是“不可能完成的任務”。“拉索”巧妙利用強大的地面觀測裝置，采用多參數測量技術成功篩選出大統計量的高純度質子樣本。

張壽山正是質子能譜研究的負責人。他介紹，在這項研究中，高能所團隊負責從海量數據中篩選高純度質子樣本并精確測量能譜；南京大學和中國科學技術大學的團隊負責構建黑洞粒子加速模型并作出相關的科學解釋；意大利羅馬大學等單位的國際合作者提供不同視角的驗證。

協同的過程并非總是一帆風順。“物理學家基本上很難不吵架。”曹臻笑言。圍繞這篇論文，團隊開了很多次會，爭論如何分析數據、如何分類、如何解讀物理意義。正是這種嚴格的討論和驗證機制，保證了“拉索”成果的可靠性。

更重要的是，“拉索”的建制化基礎科研平臺吸引了國際頂尖科學家加入。著名天體物理學家、德國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，學到了很多課本上沒有、看文獻也看不來的知識。”張壽山說。

助力青年人才成長

依托國家重大科技基礎設施開展建制化基礎研究，不僅催生了重大成果，也構建起開放協同、競爭激勵、代際傳承的人才培育生態，讓青年科研人員在重大科研任務中快速成長。

曹臻認為，建制化基礎研究對青年人才成長助益顯著。大合作組內部形成良性競爭與廣泛交融，同一科學目標下多個團隊同臺推進，做得好、做得快的團隊能優先產出成果，這種生態能快速激發青年學者的創新活力。

在“拉索”團隊中，青年科研人員占比超過60%，他們活躍在探測器研制與運維、數據處理、科學分析等各個崗位，成為科研攻堅的主力軍。

張壽山坦言，在“拉索”的平臺上，年輕人有機會接觸前沿的科學問題、頂尖的觀測數據，還可以與國際一流科學家同臺交流，拓寬視野，讓科研能力得到質的提升，這也是中國科學院人才培養的一大優勢。

現在，建制化基礎研究的邊界還在拓展。曹臻透露，“拉索”正在推動與“中國天眼”（FAST）、“天關”衛星、“銀河畫卷”等其他大科學裝置的聯合觀測，開展多波段、多信使協同觀測，突破單一裝置的觀測局限。

實際上，這并非偶然形成的合作，而是中國科學院有組織推動天地聯合觀測的產物。2022年，中國科學院將目光投向大型科技設施的集群優勢，組織院內天文學、空間科學等領域力量，系統梳理重大科學問題，明確依托FAST、“拉索”、“悟空”號暗物質粒子探測衛星等設施與衛星開展多波段、多信使協同攻關的方向。這一頂層設計，為“拉索”打破單一裝置局限、融入更廣闊的觀測網絡提供了政策指引和組織保障。

例如，“拉索”探測到天體伽馬輻射后，FAST 同步開展射電觀測，“銀河畫卷”精準測量星際氣體分布，多裝置數據結合，完整揭示宇宙線產生超高能輻射的物理過程。

曹臻表示，“拉索”與“天關”聯合發現了一個有趣的天體源，聯合研究成果即將發表，與“悟空”號的合作也在有序推進，有望產出重要的聯合研究成果。

“這種大科學裝置的建制化協同研究，讓科學攻關更有效、成果產出更高效，成為破解重大科學問題的新路徑，實現‘1+1>2’的科研效能。”曹臻說。

來源：中國科學報（2026-05-08 第1版 要聞）

責任編輯：侯茜