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谭有恒:宇宙里高能的少低能的多

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数十年从事宇宙线研究 发起建设羊八井观测站

当记者试图专访一位致力于把中国第一个空间望远镜发射上太空的年轻科学家时,他谦逊地谢绝了采访,并向记者介绍他的老师、中科院高能物理所研究员,促成西藏羊八井宇宙线观测站建立的谭有恒老师。采访之前,谭有恒说:“我觉得你们想要一个励志故事”。在接下来的采访中,记者发现他讲述的在西藏高原追逐宇宙线之梦的故事确实够“励志”。

专业研究“宇宙线”

谭有恒的专业是研究“宇宙线”。宇宙线物质的能量比较大。我们现在知道的单个宇宙粒子能达到的最大能量有1020电子伏。谭有恒说:“如果你能把这样的粒子捉住,让它做功,就可以把1.5千克的东西举到一个成年人的头顶。”虽然宇宙线的绝对数量并不小,但在整个宇宙当中,它们却是“弱势群体”。谭有恒说,宇宙的规律就是这样,总是高能的东西少,低能的东西多。

中国的宇宙线研究,起点其实很高。1950年,王淦昌、肖健等人就开始为宇宙线研究机构选址。1954年,在云南落雪山建立了宇宙线实验站,借助云室来观测粒子的轨迹。这是当时世界上规模最大的云室组之一。

谭有恒1960年开始在落雪实验室工作。后来,我国科学家又在附近一个地方建了一个“云南站”。1965年以后,落雪实验室就没什么工作可做了,随后的文革10年,又中断了云南站的工作——它真正运作的时间不过5年左右。

这时候也有些研究者从美国回到中国,谭有恒从他们那里得到一些信息。云南站开始的目标是造世界上最大的云室。其中的设备是手动的,1小时只能照出三四张照片。但当时国外的人工粒子加速器已经自动化了,效率要高得多,能量级也已经相当高了。谭有恒意识到,他们需要转型。

一眼看上羊八井

1978年,当年的年轻人已经不再年轻。“这时是‘大思考’的时代,大家都在思考下一步应当干什么。”谭有恒的想法是这样的:宇宙射线的“宇观性”是加速器永远无法比拟的,而且它的高能区段也是加速器无法达到的。在地面上研究宇宙线的高能区段,相当于以大气层为“靶”,让高能粒子去轰击它。它会产生出一种叫“EAS”的事件,中文叫“广延大气簇射”。一个高能粒子轰击大气层之后,会轰击出很多物质,这些物质又轰击出别的物质,就产生了“子孙万代”。这些物质像浴室水龙头中的水流一样“喷洒”下来。

随着“曾孙”、“玄孙”的不断产生,这些物质的能量也越来越小。“喷水”的范围在一定的空域是最大的,随后能量衰减,喷水范围也就逐渐减小。这个临界空域在海拔4000米以上。所以要研究EAS,最好把站建在4000米以上的高山上。

光有高山还不行,高山上还需要有电,有水,有后勤支撑,有研究环境。世界上最高的EAS观测站在波利维亚的恰卡塔亚山,海拔5200米,冬天没法住人。1980年,谭有恒到日本东京大学学习,了解了观测EAS的技术。正是在这里,他了解到西藏的羊八井是一个非常理想的观测地点。羊八井的海拔高度有4300米,因为拥有丰富的地热资源,全年都可以居住,这里还有地热电场,地面也很平整。

偏爱“山上”坚固生活

1983年,谭有恒得到了20万元的“所内基金”,项目得以启动。开始时,他想着要“自力更生”,从日本要了一些仪器回来,在办公楼顶上做实验。1986年,谭有恒大致摸清了当时所有EAS仪器的基本功能。两年后,怀柔EAS观测基地终于开始工作。

1983年,在建设怀柔站的同时,谭有恒开始为羊八井项目筹款。不过工作难度很大,谭有恒逐渐改变思路,不再单纯依靠“自力更生”,要用羊八井的资源优势来换国际科研力量的资金、技术、人才和信息。1988年,谭有恒利用日本专家访话人的机会,介绍了论羊八井计划。日本人很快就提出要加入这个项目。不久,美国人和意大利人也对这个项目产生了很大的兴趣。

有了投资,情况就好多了。现在,羊八井已经有近800个闪烁探测器阵列。后来,意大利人又在羊八井投资兴建了由1848个闪烁探测器密密排列组成的“地毯”。这个就更高级了。“现在,我们每秒钟可以记录4000个事例,比之前每小时三四个的状况要强多了”,谭有恒说。

其他人提起谭有恒,总是强调他在西藏艰苦的环境下奋斗十多年的经历。但谭有恒在接受采访时对艰苦工作却是几句话带过。比起“下山”,他更喜欢“上山”。

链接:宇宙线有“三性”

谭有恒强调说,宇宙线有“三性”——微观性、宇观性和环境性。

开始的时候人们重视它的微观性,因为它的能量很高,能打出人类制造的射线不能打出的粒子,所以用它来研究核物理。

后来人类造的加速器已经能够达到很高的能量了,而且可控,不用“靠天吃饭”,所以用宇宙线来研究核物理已经没有太大的竞争力了。人们开始重视宇宙线的宇观性特征。宇宙线带着宇宙起源、天体演化的信息,研究它对理解大爆炸、超新星、黑洞等宇宙现象有重要意义。

宇宙线,尤其是太阳发出的宇宙线对人类环境有着相当大的影响。随着人类通讯、航空航天的发展,以及对环境的日益重视,人们越来越重视对宇宙线环境性的研究。这也是羊八井EAS探测器的新方向,它可以跟踪太阳活动,甚至可以最先感知突然的太阳磁爆,为空中的卫星提供十几分钟的预警。

记者手记:低调,低调

和喜欢把自己进行“明星包装”的国外科学家不同,中国的科学家实在是低调。最初,我们筹划的采访对象是高能所的卢方军,希望他能谈谈正在研制中的X射线调制望远镜。不过,卢方军谦逊地推辞了我们的采访要求,并向我们推荐他的导师、常年在羊八井观测站工作的谭有恒。而谭有恒在听说我们的专访要求时,也忙说别强调他个人。

在记者眼中,谭有恒并非把自己关在书斋里的隐士,也有着活动家的风范。他的谈吐逻辑清晰,形象也是帅气而有精神。他甚至会有淘气的时候,在提到黑洞的时候,他说:“你有没有听说过‘候金’理论”?看到我一头雾水的样子,他突然把身体缩在一起,嘴里发出吱吱的声音。原来,在他的口音中把“霍金”说成了“候金”,他模仿的正是霍金“渐冻人”的样子。

谭有恒今年退休了。他说,他尽量适应退休后的生活,告诫自己不要去管所里的事情。他现在正在研究中国文化,说是“补上缺失的一课”。

本版采写/本报记者 刘铮

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