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拧螺丝的物理学家

拧螺丝的物理学家

其他

拉索全景图。| 中国科学院高能物理研究所


一群物理学家花了13年,在寒冷、缺氧的高山上做了一个大科学装置,然后极其幸运地,他们看到了一个全新的宇宙。故事的要素都在这了:勇气、真意,以及好运。如果说还有什么需要补充的,那就是这帮家伙觉得很快活。


等水


物理学家曹臻仍记得2019年的一个冬夜,在一个巨大、冰冷、幽暗的水池里,他和其他人一起等待水涌进来的那一刻。


为了这个水池——一个对准宇宙的探测器,大科学装置“拉索”的一部分——他们已经在四川稻城海拔4410米的海子山上干了一年多。缺氧已经算不上什么事(“不就是多喘两口气”),最难挨的是冷。水池在封顶时,气温是零下35℃。水池里好一些,冬天常温零下3℃,但湿度90%,穿三双厚袜子再套一双加绒大皮靴,原地站上5分钟也要发抖。现在水池就要完工,只要往这个有3个足球场那么大的池子里注入10万吨纯净水,水位达到4.4米,这个大家伙就能对着宇宙运行了。


晚上9点多,水池的负责人陈明君带了两瓶红酒和几包瓜子,在操作间实验室里和大家举杯,预祝注水成功。作为中国科学院高能物理研究所的研究员,这是他第一次带队安装探测器。半年来,他被工期和进度赶着跑,在水池里日复一日地拧螺丝、布线缆,还有拉水管、抬水泵、擦地拖地、上上下下爬高,整个人瘦掉34斤。下班回到宿舍,他常常一个人静静在凳子上坐两个小时,喝水、抽烟,或者什么也不干,然后才有一种缓过来的感觉。


2019年2月24日晚上9点半,一号水池注水前举杯预庆祝。左起第一位为曹臻,右起第二位为陈明君。| 受访者提供


水池快安装完时,队伍里出现了57岁的拉索首席科学家曹臻。他催进度的方式之一是,一起跟着干。有10天时间,他也在水池里拧螺丝,爬10米高的梯子接线缆。但活儿还是没干完。2019年大年初七,曹臻给陈明君打电话:“我已经在稻城了,食堂做饭都安排好了,你们团队什么时候上来安装?”


这是曹臻的风格。一次朋友临时约他第二天一早去爬峨眉山,他爽快地答应,穿一双高帮皮鞋就去了。晚上9点抵达终点时,他已经走了63公里,满脚的水泡,每上一级台阶都得喘口气。


2008年底,曹臻有了建造拉索的念头——整个拉索有200个足球场那么大,从高空俯瞰,一个巨大的圆盘里布置了近一万个探测器,像一盘和宇宙对弈的棋局——但忙忙叨叨11年过去了,直到2019年2月24日这一天,1/4工程都没做完。所有探测器里,工程量最大的是三个水池,现在第一个水池安装完毕,但还没注水。曹臻宣布,今晚一定要把水灌进去


临近午夜,一切终于准备就绪。打开水阀,水进入漫长的不锈钢水管中。等待,等待,等待。水池里一滴水也没有。


问题出在一段30米长的水管上。由于施工疏忽,这一段漏做了保温措施,加上管子里原有的水没排空,现在整段水管都冻住了。


“去把另外一个水池的水管给我拆了,把这30米全部接好。”曹臻喊道。一群人赶紧跑去拆,又赶紧跑回来接,拧螺丝,拧螺丝,拧螺丝。接好了,水一放,又从没拧紧的螺丝处喷出来,水管又冻住了。


在那个滴水成冰的冬夜,他们拆了拧,拧了拆,十几个人折腾到凌晨三点,水还是没通。


2022年10月,陈明君在拉索的水池里(注水后)。| 受访者提供


“我太想把这件事干成了。”5年后,62岁的曹臻说。采访这天,他感冒了两个礼拜,没说一会儿话就开始剧烈咳嗽,满脸涨红,他往嘴里塞一颗又一颗润喉片,完全没有要停下来的意思。在这个靠天吃饭的行业里,时间是最等不起的。他几乎是赶着整个团队,最终在2021年7月如期把造价12个亿的拉索建成并投入运行。


拉索完工的第二年,曹臻有两个月都在国外各地访问。那天他正好在意大利佛罗伦萨的阿切特里(Arcetri)天文台。天文台在一座山顶上。清早,这位刚过60岁生日的物理学家就从山脚往上爬,晚上6点,结束一天的讨论,再慢慢走下山。下班路上,他终于掏出手机查看信息。其中有一封来自好朋友Felix的邮件:今天发生了一个大的伽马射线暴,你应该看一下拉索的数据。


伽马射线暴是宇宙中最剧烈的天体爆炸现象,但曹臻收到消息时,并不觉得有什么好激动的。通过天上的卫星探测器,人类已经记录到了近1万次伽马射线暴。而地面探测器看到伽马射线暴的概率虽然低——相当于一支强光手电筒从宇宙深处照出一束光,这束光不一定能照到地球,更别说是地球上的某一个地方——但也有过三次记录了。当然,拉索一次也没见过。那时是国内晚上12点,曹臻把消息转到拉索的经理群,然后回到山脚下的酒店,吃过饭睡觉去了。


凌晨3点左右,拉索的副经理姚志国醒了过来,看到了这条信息。他的妻子查敏是拉索水切伦科夫探测器(也就是那三个大水池)的数据分析员,得知消息后,她立即起床查看数据——拉索看到了这个伽马射线暴!但数据很不寻常,145 倍显著性,高得离谱,肯定是哪里搞错了。折腾到早上8点,她把这个伽马射线暴的图完整地画了出来。做了20年数据分析,查敏第一次看到这么漂亮的图,“什么(细活)都不用做,(数据一画成图,)中心就是亮的”。


这是人类有记录以来观测到的最亮的伽马射线暴,取名为“brightest of all time”——“BOAT”。爆炸的来源是一颗比太阳重20倍的恒星。20亿年前,这颗恒星燃烧殆尽,在死亡的瞬间坍缩爆炸,几秒之内释放的能量,比太阳100亿年里释放的能量总和还要多。如此亮的伽马射线暴扫到地球,仅仅持续了20来分钟,根据美国内华达大学张冰教授的报告,这样的情况上千年甚至上万年才会有一次。而这团伽马射线光子在宇宙中穿行了24亿光年的距离,在2022年10月9日晚上9点20分50秒,以0.8度的张角——像一根针那么细——精准地抵达了位于海子山上的拉索。


“拉索”探测伽马射线暴(GRB 221009A)艺术图。


第二天,曹臻按计划在阿切特里天文台做报告,“今天我别的都不讲了,我就跟你们讲这个”。他在山上谈论了一整天“BOAT”,“激动得简直不得了……关键是我们看见了,其他的(同能区的望远镜)都没看见。”不仅如此,天上地上所有探测器里,拉索第一个完整记录了伽马射线暴的全过程——这场宇宙中最夺目的烟花,恰好被人类最清晰的摄像头捕捉到了


生猛


在北京高能物理研究所,曹臻所在的粒子天体物理中心在一栋气派的大楼里。多年前大楼还没建起来时,曹臻的办公室在高能所的4号厅,一座有点陈旧的两层小楼。“他在把头那间办公室,整个楼经常可以听见他的笑声。他的笑声是最有魔性的,狂笑那种。”肖刚说。他是拉索缪子探测器的负责人,也是曹臻的学生。哪怕到了隔音很好的新办公楼,曹臻出办公室倒杯水,整条走廊都是他的笑声。


“笑就是他的标准特征。”查敏说。她是曹臻的同门师妹,比他小9岁。2004年,曹臻离开待了10年的美国,回到读硕士、博士的高能所时,查敏和姚志国也刚回国不久。夫妻俩开着车去北京郊区的山上乱转,有两次都碰到了一个人在山上骑自行车的曹臻。“我们称呼他是快乐的‘单身汉’。” 那会儿他的妻儿还在美国。后来曹臻买了一辆越野吉普车,一个周末,他载着同组的3对夫妻和他们的3个小孩,一车10个人去房山玩了一圈。“有时候我们小范围内也会议论一下,说要像他一样高高兴兴,开开心心,永远都认为(好事)绝对是(属于)我的,(然后)去珍惜一切。”


高能所办公室,曹臻和他的自行车。| 受访者提供


拉索看到“BOAT”之后,查敏紧接着做了更细致的数据分析工作。一周七天,她和姚志国基本都在办公室里干活。那年她51岁,连着干了一个多月后,她去医院做了一个无法再推迟的手术,然后在病床上接着赶论文。但她跟我强调,那只是一个小手术,并且为了看世界杯开幕式,她还提前出院了。2022年她最开心的两件事是:拉索看到了“BOAT”,梅西在世界杯夺冠。


那段时间曹臻也一直在忙活“BOAT”这个事儿,直到2022年12月底,他得了新冠肺炎,住院7天。“我们大家都吓了一跳,他觉得他没什么事。”查敏后来才知道,曹臻一度病得连二楼的楼梯都上不去,去医院拍CT,整个肺都是白的。但出院前,这位年过花甲的物理学家已经在开国际线上会议了。“他(在群里)说,我一定为大家挺住!说这样的话,还挺逗的。”


刚从美国回到高能所时,曹臻手头只有一个项目,英文简称CRTNT。就是找一座山,用望远镜对着山看,如果从宇宙深处飞来的中微子穿过这座山,就可能被望远镜看到。但中微子被称为幽灵粒子,根本难以捕捉,当时国际上只发现了13个来自宇宙的中微子,全部来自1987年的一次超新星爆发。


曹臻为此做出了2台望远镜样机,花了两三百万。但事实上,他申请到的启动资金不足200万。“到现在我也没想明白他为什么敢做,”肖刚说,“一分钱他可以做两分钱的事情,而且边找边做,找点做点。”2007年夏天,他跟曹臻去新疆选址找山,肖刚不会开车,曹臻一个人一天开了1000公里,从一个煤矿穿出来时,两人都灰头土脸的。虽然是师生,但曹臻总是对肖刚说:“兄弟,干什么事去。”“我从来没有看到他很颓废的样子。你看他走路的时候,后脚跟是不着地的,脚尖一冲一冲往前走,非常有劲。”


肖刚在海子山。| 受访者提供


在那种生猛的氛围中,没做过高能物理实验、本科学机械的肖刚也变得莫名自信。望远镜要做一个光线追踪的程序,但编程最基本的C语言他都不会,而他现学现编现弄,很快就搞定了。曹臻后来开他玩笑:“肖刚,天底下有你干不了的事吗?”


拉索提出后,肖刚主动申请要做缪子探测器,就是大圆盘里那1188个直径7米、埋深2.5米的“大土包子”。30多年前曹臻在高能所读研时,也做过缪子探测器,但失败了。拉索最早的探测器方案要大量使用一种叫塑料闪烁体的材料,肖刚打电话去问做得最好的厂家,对方报价100个亿。“曹老师说,那就自己弄。”于是,肖刚买了炉子和硅油,开始在二层小楼的实验室里炼制。温度一失控,屋子里就呜呜冒烟,熏得整个楼道都是。机器没调好,还会发出猛烈的哒哒声,“当时很好玩,曹老师来了就说,‘又发电报啦?’”


陈明君是在拉索提出后才加入这个团队的。本来他在大亚湾中微子组做博士后,办公室就在曹臻的实验室隔壁。他们有一个共同爱好:骑自行车。曹臻和他的学生们组队骑行时,他也一块加入。四五个人从高能所出发,沿着109国道往郊区去,一天100多公里,回来就在办公室里一起吃冰镇西瓜。2009年做完博后,陈明君主动加入这个小组。


2012年4月,陈明君(右)和曹臻骑车。| 受访者提供


我在高能所见到陈明君时,他已经在筹备一个新的大科学项目。他46岁,话不多,看起来很内敛,说起立项有多难时,神情就像有座大山压在他跟前。前段时间他告诉曹臻,他去科技部申请了400万的资金支持。“我就说了这一句话,老曹就认为我肯定能拿到。”他无奈地笑了起来,“1%可能性的东西,他可以乐观成100%一定的东西。


造价12个亿的拉索,最早也是那1%可能性的东西。陈明君说,像拉索这种十几个亿的大科学装置,往往是由院士、院长、所长或者一个大学科带头人带领的。“老曹带我们组的时候什么官衔都没有,连主任都不是,属于草根出身。”


项目最早要到中国科学院参加内部遴选,和其他项目竞争。拉索副经理何会海和曹臻一起去做过报告。同一间会议室,不同项目组的人轮流进去。前面一个项目讲完,哗出来一大群人,会议室几乎都空了,他们是所长领着,各个职能部门都带着人去。“我们悲惨到什么程度?进去就两个人,还是我给他提溜包。”


直到拉索正式立项,时间过去了整整七年。对那时53岁的曹臻来说,七年就是他将近八分之一的人生。“你都不知道你在干什么,就是忙忙碌碌的,不知道跑路跑了多少条,你就在忙碌地解决各种各样的问题……看着前面挂了一个饼,而且是个大饼,老够不着,又不想轻易放弃,哎呀,急死人了”。


在申请项目基金这件事上,曹臻总有一种令人信服的笃定感。对于一个他已经申了四五年但都没中的项目,他说:“我讲报告讲得非常好,后来同行们都开玩笑说,就是因为我讲得太好了才总是差那么一两票。”


拉索的竞争对手、由美国科学家领衔的HAWC实验,最初只能在一个已经废弃的、别人曾用来做化学清洗的水池里做实验。后来他们有了经费,但钱不够一次性建一个水池,于是池子变成罐子,给几个罐子的钱,就先做几个罐子。“大多情况就是这样,给你多少,就拿这点钱做多大的事。”曹臻说,“很少很少有像我们这样,我们想好一个规模,我们就要这么多钱,结果人家真的就给。”


实验


在青藏高原东南角,70万年前的冰川留下一片奇特的痕迹。约7000平方公里的荒野中,密布着数以亿计、形状各异的冰川漂砾——一种古老而巨大的石头。它们被冰川搬运到此处,当冰川消融,石头突兀地裸露在海拔4000多米的大地上,像是天外来物。


10年前,拉索在这片冰川遗迹上确定了站址。“这种高山的实验室,全世界只有两个地方可以干,一个是安第斯山脉,在南美,另外一个就是在青藏高原。”曹臻说。他跟着设计团队去勘探过几次,早饭过后,他揣着两个馒头和一点咸菜上山,“全在石头上跳”。石头大多有一辆车那么大,有的大得像一间房,有的被冰川挤压形成一道20多米高的冰碛垄。石头之间还有沼泽。他们一天走走跳跳6个小时,有人累到虚脱,而年纪最大的曹臻却问,今天晚上几点开会?


2017年6月3日,海子山(右起第四位是曹臻,右起第五位上排是何会海)。| 受访者提供


在高山上做物理实验,32年前曹臻就这么做了。那时他在高能所读博,作为宇宙线组的一员,他在海拔4300米的西藏羊八井待了4个月。“去了我就(缺氧)晕倒。”曹臻大笑起来。当时羊八井没有厕所,只有一间屋,还是土坯的,其他人都不愿意去,但他觉得无所谓,“那该我去我就去呗”。1992年元旦当天,他第一个上山值班。第一个星期,他几乎只能在床上躺着。高原缺氧,白天好不容易适应了,晚上睡觉还是痛苦,人躺在床上,心脏却在剧烈地跳,没有安眠药就无法入睡。


拉索组的人后来都去过羊八井,条件当然比曹臻去的时候好得多。但缺氧这件事没变。何会海告诉我,一位总上高原的意大利科学家有一次去羊八井,半夜三更给他打求助电话:“我不行了。”“我说你去过n多次了,你心跳一百三四十下很正常的。他说今天不知道为什么。所以这不是说我不害怕就能不害怕,你的心跳本身在加速,你的动物脑自然就会担心,你一睡着之后可能就死了。”拉索后来就在海拔3750米的稻城县城单独建了一个生活基地,和有10万人口的拉萨海拔接近,按曹臻的说法是,“大家能活,那我们也能活”。


让物理学家们上高山捕捉的宇宙线,是一种来自宇宙深处的带电粒子流。一百多年前科学家坐热气球飞到5000多米的高空才发现,地球每时每刻都在遭受宇宙线的轰击,而且平均每分钟每平方厘米就有1个宇宙线粒子从人体穿过。目前已知能量最高的宇宙线,比人类建造的最大粒子对撞机加速出来的粒子能量还要高一千万倍。但这么高能的宇宙线从哪儿来,又是怎么被加速的,至今还是一个谜,国际物理学界将它列入了“新世纪11个科学问题”之一


曹臻迈入宇宙线领域的四年前,1983年,一位德国科学家声称发现了能量为1Pev的伽马光子——在宇宙线被加速的过程中,同时会产生中微子和伽马光子,它们可以反推宇宙线的起源——这件事在当时几乎是天方夜谭,因为大家连0.001PeV的伽马光子都没见过。更重要的是,在物理上,1Pev伽马光子代表一个极限。宇宙中弥漫的微波背景辐射,会像一堵墙一样把1Pev以上的伽马光子挡住。如果发现超出1Pev的伽马光子,那可能就意味着,某些很基本的物理规律要被撼动了


直到多年之后的今天,其他科学家始终无法重现德国科学家当年的“发现”。这件历史上的往事本身或许并不重要,但它在当年吸引了一大批科学家开始寻找1Pev伽马光子。曹臻的硕士导师谭有恒就是其中一员,他与日本的同行在羊八井合作了“AS-γ”实验,也就是曹臻去值班的那个实验。


1992年,曹臻(左一)在羊八井,右起第二位为驻站工作人员陈文一。| 受访者提供


对1992年的曹臻来说,问题并不在于上高山做实验有多辛苦,而是他根本就不想做实验。他本科学的是理论物理,考研时考的也是理论物理,结果1987年进了高能所,因为宇宙线组缺人,他被分配去做了实验。在现代物理中,实验和理论泾渭分明,实验家通过动手做实验来了解自然,而理论家更偏好动脑做计算来推导。曹臻说,“我一直想做理论物理,这个才是我的初衷,我是误打误撞整到宇宙线上去了。”


当时他的博士副导师是丁林恺研究员,丁老师非常宽容,他告诉曹臻:“你自己要想干什么的话,你就自己干去。”于是,在宇宙线组待了7年后,曹臻根据丁林恺整理的实验数据写了一篇“非常深奥的理论解释”的博士论文,论文一写完他觉得自己终于可以跨入理论物理界了,1994年博士毕业后就跑去美国俄勒冈大学做了理论物理的博士后。


我真的是觉得我选做理论物理选错了,做得我好无聊好无趣啊,丝毫没有感受到什么物理之美。”30年后,在成都天府宇宙线中心,62岁的中心主任曹臻谈起在俄勒冈做理论物理的3年。那时他天天蹲在办公室里头写程序、做计算,“重要的还是科学上的发现,就是没有那个激动的感觉,真的是干得我觉得不好玩了,还是去野外做宇宙线实验有意思”。


1995年5月,曹臻和儿子在美国俄勒冈。| 受访者提供


这一段旁逸斜出的经历后,曹臻又回到了宇宙线领域。他离开俄勒冈大学,转到犹他大学,参与了HiRes实验——正是这个实验捕捉到了迄今已知能量最高的宇宙线。在犹他大学干了几年后,他40岁,从资深助理升为副教授,正筹备做一个自己的实验,但一个残酷的事实是:他的老板、犹他大学理学院院长,已经五年申请不到一分钱去启动一个新的实验。


“这没法混了,这是显然的事情。”曹臻说,他打算转行。这个决定很自然。和他同一辈的师兄弟里,绝大多数人都转行不做宇宙线了。原因有很多,但最基本的一点大家都看得很清楚:做宇宙线肯定不是一件能挣大钱的事。何况宇宙线只是粒子物理里一个并不热闹的小分支,全世界做宇宙线研究的人,现在加起来就两三千人。


纠结了大概一年时间,在美国转行的offer也拿到手了,曹臻来到犹他大学理学院院长的办公室。


“那天就像这样的场景,我老板坐在这地方,我当时坐在你那个地方。”在成都天府宇宙线中心的办公室里,曹臻坐在办公桌前,我坐在他对面的会客沙发上。“我说我决定不改行了,我要回中国去做宇宙线。”


话一说完,曹臻噌的一下站起来,绕过办公桌走到我面前,朝我伸出了手。21年前,他老板就这样握住他的手,并告诉他:“你这个决定对宇宙线领域太重要了。”


工程


何会海是拉索的二把手,比曹臻小6岁,自称是一个“非常喜欢做事情的家伙”。曹臻去美国之前,两人就认识。一次有学者在高能所做学术报告,大家在静静地听,但底下的曹臻动不动就提问,当时他只是一个博士生。“这人挺敢说话。”何会海记住了他。他的性格比曹臻还要直接,说话不饶人,经常跟人争论起来。30岁转到羊八井组的第一个星期,他就跟组里一位58岁的院士吵了一架。在那个年代,他常常觉得无事可做,“因为没有钱,就建不了设备,跟人家相比,我们就是老牛拉破车,不可能做好任何事情”。


曹臻回国后当了羊八井组组长。原本想离开羊八井组,且已经去其他组开过两次组会的何会海决定留下。那时他还在曹臻的CRTNT小组会上做“客卿”,“哇哇哇”提各种意见,“他们都知道我很讨厌,趾高气扬地在那里说你这东西错的”。但第二周小组会,曹臻一进来就告诉他:“你上周说的东西我们做了一个实验证明,你小子这点搞错了,但是那点搞对了。”许多科学问题上他们争论不休,但又彼此欣赏。有时别人在讲什么事,他们对一个眼神就知道彼此看法一致:这人在胡扯


何会海在羊八井。| 受访者提供


2008年,国家提出要在“十二五”期间布置一些重大科技基础设施,高能所让羊八井组试着提一个大的想法。曹臻和何会海的共同想法是,给地面探测器做一次真正的升级:体量再大100倍、灵敏度再高100倍。他们的终极目标是物理学的世纪之谜——宇宙线的起源。如果他们能找到25年前声称被捕捉到的1Pev伽马光子,由此发现更多天体源,并从中找到中微子存在的证据,那么谜底将被揭开。


但时代氛围已经不同了。1Pev伽马光子固然重要,理论物理学家们却给出了一个悲观的预测:根据后来的测量结果,在银河系里,0.1Pev就是伽马光子的极限,哪怕把探测器的灵敏度提上去,很可能什么也看不到。


“用不着相信那些东西。这天上的东西都复杂得一塌糊涂,那不过是一些做模型、做理论的人按照他们的认知本身给了一些计算,然后扯出一些玩意儿来。”何会海说。


我是做实验的人,我不信这个。”曹臻说。哪怕真的看不到1Pev伽马光子,那也得他去看了之后才能证明。“我没看过,我就要去看看,没准儿我就看见了。


不同于他们做过的其他实验,造价12个亿、在100年宇宙线研究历史里总价排第二的拉索实验,首先是一个工程。2017年探测器主体开工前,他们有一张很长很长的项目计划表,“恨不得就是精确到螺丝钉。每一步都写清楚了要干什么,然后根据内容来决定钱的数目,之后就不准动了。”曹臻说。在工程分工上,他主管前期的基建,何会海主管后期的探测器安装。而问题就在于,基建滞后了。


那时拉索每周都有一次工程例会。基建没搞定,探测器就安装不了。何会海起初不着急,但时间越拖越久,一个月,两个月,三个月,他开始在例会上拍桌子、吵架,“这事被挤到这种程度的时候,我就完全没法活了”。谁都希望进度加快,但现实是各种困难交缠在了一起,每周他们都在实时讨论应付。到了后来,当何会海又开始哇哇一通说,曹臻就提溜根烟离开会议室,过一会儿再进来接着开会。


吴超勇最早是拉索的基建主任,原本也是羊八井组的。他体重超标,还有高血压,上高原对他是一件有风险的事,但他接下了这个活儿:“我一想有什么不能的?这么大一个项目,一个人一辈子赶一次就了不起了。”但真干了之后,他实在太痛苦了。首先钱不够,前期基建的钱不到1.5亿,而招标施工单位时,有一家直接烙下狠话:低于3个亿我都不会去的。其次在高原干活又冷又缺氧的,工人来了待不住,严重时有一半工人都折返了。结果这么辛苦的活儿,中标单位以为做的是“拖拉机”,但这帮科学家要的是“跑车”。比如那三个水池要求避光、防渗、防腐、保温,对建筑来说,避光就是全挡住,但对一个探测器来说,那避的可是量子级别的光。


“反正就是各种招都用上了,但还是慢了。”吴超勇说。在工程例会上,他承受了巨大压力,最后只能换岗去负责拉索的运行。负责运行的冯少辉则来管了基建,有一次他准备从成都坐飞机去稻城,曹臻坚持请他在成都吃了顿饭,饭馆名叫“凉山烤肉”,冯少辉调侃道:“曹老师,你这是要把我逼上梁山啊?”


冯少辉在海子山。| 受访者提供


曹老师的风格就是猛干,我也是这样的。”冯少辉那时30多岁,刚上任第一个月,他没有给曹臻汇报,而是一个劲地把进度极慢的缪子探测器哐哐就建起来了,等曹臻打电话来问迟迟没有进展的水池时,“听说水池那边停工了?”冯少辉说:“这个消息已经三天前了,现在早就解决了。”


做工程那几年,这帮科学家的生活变得一团糟。何会海有一回在20天里出了12趟差。冯少辉有一年在山上待了300天。拉索工程办主任白云翔则过上了“在北京下班,第二天稻城上班”的日子——晚上6点从高能所下班,坐飞机,晚上12点到成都,睡4个小时,坐飞机,早上8点在稻城的生活基地吃早饭。


许多意料之外的事情都发生了。钱给了,但施工单位的资金周转不过来,停工了;钢铁的价格比招标时翻了一倍,施工单位认为亏钱了,罢工了;人民币贬值了;中美贸易战,关税涨了;新冠疫情来了。每一件事都可能压垮一个项目。而就在拉索工程量最大的2020年,因为各种原因,经费被砍了一半(总拨款不变,但每年给的经费会波动),4月消息到来那天,曹臻直接宣布停工。


“我头都要爆炸了,经费砍了一半怎么玩?”曹臻说。


那当天晚上还睡得着觉吗?我问。


“该咋睡咋睡嘛。那睡不着觉是经常的事,已经不是这一下子睡不着觉,经常考虑问题到睡不着觉。”


曹臻小时候听过一个故事,有一个人拉着一辆很重的车在爬坡,结果车上有东西掉下来,摔碎了。这个人听见了声,但他没有回头望,也没有停下来,而是继续爬坡。“在这种情况下我不会去想这个,我知道它坏就坏了,那走了呗,我只管往上拉车。”


和坏消息几乎同时到来,已经完工的1/2拉索探测器阵列投入运行了3个月,2020年4月的一天,负责数据分析的工作人员发现了一个异常的信号——是1.4Pev的伽马光子。


更出乎曹臻意料的是,整个银河系里,被1/2拉索探测到的所有伽马射线源都在0.1Pev以上——人类看到的银河系变亮了。“几个月之前,宇宙还是一种景象(不可能产生0.1PeV的光子),几个月之后,这个宇宙就变成另外一个东西了。”


拉索全景图。| 中科院高能物理研究所


第二年论文公布那天,曹臻收到一封来自德国马普核物理研究所、69岁的天体物理学家F. A. Aharonian的邮件。邮件里只有一句话:“看到这些结果,我此生足矣。


快活


在成都见到曹臻时,是1月底的一个周五。两个月前他正式成为中科院院士。这段时间他几乎每天都在开会,国际出差都排到了11月,“现在到国际上去开会,每次会上如果没有拉索,就觉得这个会缺了什么东西。”去年他们也开了第一届专属拉索的国际研讨会,大家戏称,宇宙线中心变成了“宇宙中心”。采访这天,曹臻本来没有会要开,但前一天的讨论还没结束,又从早上8点半忙活到下午1点,回到办公室,这位62岁、已经感冒咳嗽两个礼拜的物理学家快速扒拉盒饭,提出了一个这么多天来的小愿望:下楼散散步。


宇宙线中心楼下是一大片湿地,一条浅浅的小溪弯绕其中,不远处有一个巨大的湖,蓝色的湖面延伸了近2公里。我们走了一个多小时。成都的冬日几乎没有太阳,一点阳光从云层透出,气温只有8℃,但对曹臻来说,户外再舒服不过了。上个月,他正式把家从北京搬到了成都。在北京的办公室,每天都有人敲门找他讨论问题——作为拉索的首席科学家,曹臻管理着一个287人的合作组。“总感觉时间不够用,就是没有自己的life。如果他们都过来了之后,我肯定就住回北京去了哈哈哈。”


成都天府宇宙线中心一层大厅。| 作者拍摄


从美国回到高能所的第二年,曹臻独立招生,一共招了俩,一个是张寿山,拉索广角切伦科夫望远镜负责人,现在高能所粒子天体物理中心副主任,另一个是刘加丽。2010年博士毕业后,她回到老家昆明,在一所大学当教授。但2022年,年近40的刘加丽突然回到高能所,从一个副研究员做起。


“很了不起,对吧?”曹臻说,“她是一个非常非常喜欢非常享受科研的人……你让她去做一件别人认为非常高大上的事情,当大学老师,风光得不得了,有好多学生,30多岁就破格成为正教授,这在任何一个人看来都是perfect的人生,但她真的觉得很痛苦。”


我在高能所见到了刘加丽。她话不多,总是淡淡地笑着。多年来她一直在拉索合作组里,远程参与着拉索的工作。但那时她至少要花1/2时间在教学上,1/3时间在报销上,只剩1/6时间能做科研。“现在我自己想做什么科研,就自己很安静地去做就行。这里对我来说比较自由。”


和至今仍喜欢到处跑的曹臻不同,56岁的何会海说自己晕车,分不清东南西北,就喜欢在高能所里待着,“曹永远是一个energetic的家伙”。这么多年他一直喊曹臻“曹”,喊陈明君“君君”,“没有一个人我正儿八经叫他名字的”。曹臻也很随意,何会海的女儿小时候第一次见他时,他说,叫我曹臻。在这个团队里,科学上他们争论、猛干,生活中又能一块吃饭一起玩,何会海觉得这种氛围很自在,“曹作为一个头来讲,可能这是他骨子里的一些东西”。


还在做CRTNT时,曹臻去羊八井调试望远镜。在山上待了一个月后,他给何会海打电话:“你来吧,我这搞不定。”自称“技术控”的何会海就把自己的活撂下,从北京赶去帮忙。望远镜只能晚上干活,他们熬夜加班,折腾到大年三十那天,两人才从羊八井离开。那时何会海的办公室在高能所天体楼,一天晚上他在北京远程调试望远镜,看到一个还不错的数据,他打电话到曹臻所在的4号厅,电话那头很激动:“哇,这个很漂亮。”


拉索一干就是13年,何会海说,自己已经到了“科学上完蛋掉了”的年纪。以前因为没有好的设备,做不了想做的课题,他才开始做拉索——把一个科学目标变成探测器的纸上设计(“那还有科学”),再用有限的钱把探测器做到达标(“那还有技术”),接着让探测器在高山上稳定运行二三十年(“像我们做物理的人说,物理的东西就少了”),再往后是装备上的工艺(“是先拧这个螺丝,还是先干什么”),最后到了工程(“那就更糟糕了”)。但采访的最开始,何会海反复跟我强调,千万不要说他们有多崇高,不过是一帮平凡的家伙做了一件平凡的事。如果非要说有什么特别的话,那就是他恰好喜欢做这件事,“我觉得我很快活”。


2019年1月7日,海子山暴雪,一号水池安装人员提前下班,路途中合影。| 受访者提供


拉索的三个大水池完工后,陈明君最后一个离开海子山。那时稻城去成都的机票一张四五千元,他觉得太贵了,就挤了一趟10小时的大巴到香格里拉,从那里坐飞机回到了北京。在高山上安装探测器确实辛苦,每个星期只有周日不用干活。但在这唯一的休息日,陈明君选择了看起来最累的一件事:爬山。他知道稻城有最好的风景。早上他一个人出发,从海拔4000米走到海拔5000米,一天下来20多公里,傍晚才回去,“我很享受一个人去爬山的感觉”。


查敏在海子山上待过3个星期,在第一个水池里安装探测器。平常她做的是数据分析的工作,更多时候都待在办公室里,山上这段经历对她来说倒是好玩得像回到小时候。“他们经常跟我说,‘哇,查老师,下大雪了’,一堆人就跑去看雪,好像没见过雪是什么样子似的。‘哇,查老师,风好大呀。’‘哇,查老师,下大雨了。’你相信吗?这些都是 30 岁、 40 岁、 50 岁的人在进行这种谈话,就觉得好笑。”有一回下了班,他们找了一个很暗的地方,啪往地上一躺,就在那里看狮子座流星雨。查敏觉得,山上是另外一个世界,运行着另外一种规则,“没有那么多世俗世界要担心的东西,变得很纯真。”


在拉索安装一号水池,右起第二位为查敏。| 受访者提供


32年前,曹臻第一个去羊八井值班。在海拔4300米的地方,唯一和宇宙线实验站点挨着的,是一家地热电厂。终于适应高原后,曹臻和当地唯一一位驻站的工作人员陈文一骑一辆自行车,顶着冬天的大风,跑到5公里外的地热电厂去。电厂外有一个排放废弃地热水的水泥池子,90度的热水,再兑点凉水,两人就扎进池子里游泳。那时天空在下雪,而雪山矗立在侧。



作者:李婷婷

编辑:odette

策划:吴欧

感谢姚志国、白云翔、张寿山、陈松战、盛祥东、陈文一提供帮助

感谢中国科学院高能物理研究所提供采访帮助



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