基礎(chǔ)研究是整個科學(xué)體系的源頭，是所有技術(shù)問題的總機關(guān)。作為國家戰(zhàn)略科技力量主力軍，中國科學(xué)院瞄準(zhǔn)世界科技前沿和國家重大需求，深入開展使命驅(qū)動的建制化基礎(chǔ)研究。《中國科學(xué)報》開設(shè)“加強基礎(chǔ)研究”專欄，聚焦中國科學(xué)院在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的重點改革舉措和代表性成果，展現(xiàn)中國科學(xué)院在加快打造原始創(chuàng)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(wǎng)”正晝夜不停地捕捉來自宇宙深處的粒子信號。這張“大網(wǎng)”是國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——高海拔宇宙線觀測站“拉索”（LHAASO），是世界上海拔最高、規(guī)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(xué)運行。2021年11月，中國科學(xué)院發(fā)布《關(guān)于加強基礎(chǔ)研究的若干意見》（“基礎(chǔ)研究十條”），提出開展依托國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的建制化基礎(chǔ)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(xué)院的統(tǒng)籌下，“拉索”迅速轉(zhuǎn)入建制化運行軌道。此后，一系列國際領(lǐng)先的重大成果接連落地：發(fā)現(xiàn)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(xué)新窗口；發(fā)現(xiàn)蟹狀星云伽馬射線能量逼近理論加速極限；發(fā)現(xiàn)史上最亮伽馬暴的極窄噴流和十萬億電子伏特光子；認(rèn)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(dāng)前，世界已經(jīng)進(jìn)入大科學(xué)時代，基礎(chǔ)研究越來越需要聚焦重大科學(xué)問題、開展建制化協(xié)同攻關(guān)。“拉索”首席科學(xué)家、中國科學(xué)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(shè)到運行，始終圍繞宇宙線起源這個核心問題，把裝置建設(shè)、觀測、數(shù)據(jù)分析、成果產(chǎn)出、人才培養(yǎng)串成一條完整的研究鏈條。這種模式正是中國科學(xué)院“基礎(chǔ)研究十條”所倡導(dǎo)的“體系化、建制化”研究的具體實踐。

“中國科學(xué)院鼓勵我們大膽探索跨單位、跨學(xué)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(xué)界百余年的世紀(jì)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(fù)合觀測能力，涉及成千上萬個探測器、多種科學(xué)門類的集成。這遠(yuǎn)不是一個課題組、幾個研究員就能完成的事。

“拉索”團(tuán)隊青年科學(xué)家、高能所研究員張壽山說，過去國內(nèi)的宇宙線研究以小型實驗組為主，科研力量分散、目標(biāo)不統(tǒng)一，難以在國際競爭中占據(jù)優(yōu)勢。

在中國科學(xué)院的積極推動下，2015年末，“拉索”獲得國家發(fā)展改革委批復(fù)立項。此后，中國科學(xué)院統(tǒng)籌院內(nèi)外團(tuán)隊開展聯(lián)合攻關(guān)，不僅如期完成了一項新的工程任務(wù)，還圍繞科研組織模式實現(xiàn)了一場變革。

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

“12個億的大項目，高能所的科研團(tuán)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(chǎn)出科學(xué)成果，曹臻等人提出了“邊建設(shè)，邊運行”的思路。從2017年“拉索”正式啟動建設(shè)到2021年全部建成，僅用了4年，這個速度“遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(fā)揮作用、如何組織全國乃至全球優(yōu)勢力量圍繞同一核心科學(xué)問題協(xié)同攻關(guān)，成為現(xiàn)實難題。

“拉索”全面投入科學(xué)運行不久，中國科學(xué)院“基礎(chǔ)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(tǒng)的政策引導(dǎo)和組織保障。“拉索”不僅帶來了人才和資源的匯聚效應(yīng)，還搭建起一個開展建制化基礎(chǔ)研究的堅實平臺。

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

“有好的數(shù)據(jù)，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(tài)，而現(xiàn)在，大家一想到做宇宙線，就想到中國科學(xué)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(jìn)入科學(xué)運行階段，“拉索”采用國際合作組模式，打破單位、地域、學(xué)科界限，將國內(nèi)外30家研究機構(gòu)、327名科學(xué)家組織在一起，組建了10個科學(xué)團(tuán)隊，協(xié)同攻關(guān)。

在曹臻看來，依托大科學(xué)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(zhàn)在于怎么讓不同單位、不同專長的人有效協(xié)作，產(chǎn)出可靠的成果。

“拉索”國際合作組每年制訂科學(xué)運行計劃，明確核心科學(xué)目標(biāo)，集中優(yōu)勢資源定向攻關(guān)，確保成果持續(xù)高質(zhì)量產(chǎn)出。

曹臻介紹，合作組把數(shù)據(jù)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(xué)家們經(jīng)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(nèi)部評審機制，一個組做出來的結(jié)果，要由另一個實驗組重復(fù)驗證。”曹臻說。

2025年11月16日，“拉索”發(fā)表兩項科學(xué)成果，破解了困擾科學(xué)界近70年的難題。其中一項成果，是宇宙線質(zhì)子能譜“膝區(qū)”顯現(xiàn)超出預(yù)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(guān)鍵轉(zhuǎn)折點，由于形狀酷似人的膝蓋，被稱為“膝”。長期以來，測量“膝區(qū)”的宇宙線質(zhì)子能譜被認(rèn)為是“不可能完成的任務(wù)”。“拉索”巧妙利用強大的地面觀測裝置，采用多參數(shù)測量技術(shù)成功篩選出大統(tǒng)計量的高純度質(zhì)子樣本。

張壽山正是質(zhì)子能譜研究的負(fù)責(zé)人。他介紹，在這項研究中，高能所團(tuán)隊負(fù)責(zé)從海量數(shù)據(jù)中篩選高純度質(zhì)子樣本并精確測量能譜；南京大學(xué)和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的團(tuán)隊負(fù)責(zé)構(gòu)建黑洞粒子加速模型并作出相關(guān)的科學(xué)解釋；意大利羅馬大學(xué)等單位的國際合作者提供不同視角的驗證。

協(xié)同的過程并非總是一帆風(fēng)順。“物理學(xué)家基本上很難不吵架。”曹臻笑言。圍繞這篇論文，團(tuán)隊開了很多次會，爭論如何分析數(shù)據(jù)、如何分類、如何解讀物理意義。正是這種嚴(yán)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(chǔ)科研平臺吸引了國際頂尖科學(xué)家加入。著名天體物理學(xué)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(xué)到了很多課本上沒有、看文獻(xiàn)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(chǔ)設(shè)施開展建制化基礎(chǔ)研究，不僅催生了重大成果，也構(gòu)建起開放協(xié)同、競爭激勵、代際傳承的人才培育生態(tài)，讓青年科研人員在重大科研任務(wù)中快速成長。

曹臻認(rèn)為，建制化基礎(chǔ)研究對青年人才成長助益顯著。大合作組內(nèi)部形成良性競爭與廣泛交融，同一科學(xué)目標(biāo)下多個團(tuán)隊同臺推進(jìn)，做得好、做得快的團(tuán)隊能優(yōu)先產(chǎn)出成果，這種生態(tài)能快速激發(fā)青年學(xué)者的創(chuàng)新活力。

在“拉索”團(tuán)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(shù)據(jù)處理、科學(xué)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(xué)問題、頂尖的觀測數(shù)據(jù)，還可以與國際一流科學(xué)家同臺交流，拓寬視野，讓科研能力得到質(zhì)的提升，這也是中國科學(xué)院人才培養(yǎng)的一大優(yōu)勢。

現(xiàn)在，建制化基礎(chǔ)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(guān)”衛(wèi)星、“銀河畫卷”等其他大科學(xué)裝置的聯(lián)合觀測，開展多波段、多信使協(xié)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(xué)院有組織推動天地聯(lián)合觀測的產(chǎn)物。2022年，中國科學(xué)院將目光投向大型科技設(shè)施的集群優(yōu)勢，組織院內(nèi)天文學(xué)、空間科學(xué)等領(lǐng)域力量，系統(tǒng)梳理重大科學(xué)問題，明確依托FAST、“拉索”、“悟空”號暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星等設(shè)施與衛(wèi)星開展多波段、多信使協(xié)同攻關(guān)的方向。這一頂層設(shè)計，為“拉索”打破單一裝置局限、融入更廣闊的觀測網(wǎng)絡(luò)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，F(xiàn)AST 同步開展射電觀測，“銀河畫卷”精準(zhǔn)測量星際氣體分布，多裝置數(shù)據(jù)結(jié)合，完整揭示宇宙線產(chǎn)生超高能輻射的物理過程。

曹臻表示，“拉索”與“天關(guān)”聯(lián)合發(fā)現(xiàn)了一個有趣的天體源，聯(lián)合研究成果即將發(fā)表，與“悟空”號的合作也在有序推進(jìn)，有望產(chǎn)出重要的聯(lián)合研究成果。

“這種大科學(xué)裝置的建制化協(xié)同研究，讓科學(xué)攻關(guān)更有效、成果產(chǎn)出更高效，成為破解重大科學(xué)問題的新路徑，實現(xiàn)‘1+1>2’的科研效能。”曹臻說。

來源：中國科學(xué)報（2026-05-08 第1版 要聞）

責(zé)任編輯：侯茜