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今年5月30日是第6个全国科技工作者日,主题为“创新争先、自立自强”。全国将开展全国科技周、首批科学家精神教育基地发布、各地“最美科技工作者”学习宣传活动等一系列科技主题活动。为展现亚博yabo888vip网页版登录科技工作者良好形象和精神品质,弘扬科学家精神,特制作本专题,展示中科院入选各地“最美科技工作者”等优秀科学家的精神风貌。

曹臻

发布时间:2022-05-27

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  主要事迹

  曹臻,我国前沿科技领域——宇宙线研究发展的见证者、参与者,更是目前的引领者。他领衔建成了国家重大科技基础设施、世界上灵敏度最高的同类型宇宙线观测站,探测到迄今为止人类所测到的最高能量伽马光子,开启了“超高能伽马射线”天文学新时代,成果入选2021年中国十大科技进展。曾获“亚博yabo888vip网页版登录先进工作者”荣誉称号。在国际专业刊物发表了130多篇科学论文,一区刊物论文占80%以上,6篇在《物理评论快报》上发表,总引用率超过5500次。 
  领衔建成国家重大科技基础设施高海拔宇宙线观测站(LHAASO)。宇宙线是来自宇宙空间的高能粒子流,是来自外太空的唯一物质样品。宇宙线发现后的100多年来,与之相关的研究获得5次诺贝尔奖,但人类还不清楚高能宇宙线的主要来源。在长期的宇宙线研究过程中,曹臻一直在策划建设新一代宇宙线观测实验。2009年,他在北京香山科学会议上提出在高海拔地区建设大型复合探测阵列“高海拔宇宙线观测站”的完整构想。他带领的团队历时五年跑遍了西藏、青海、云南、四川等地选址,最终选定稻城。项目批复后,曹臻一肩挑起项目经理、首席科学家者两副重担。2021年7月正式建成,按期、全面完成了国家发改委批复的各项建设任务。采取“边建设、边运行”的模式,利用已建成的部分阵列积极开展科学观测。国际著名粒子天体物理学家Felix Aharonian认为,在未来至少十年的时间里,LHAASO将在伽马射线天文学领域鳌头独占,并在该领域未来的发展中发挥主要作用。美国天文和天体物理十年规划Astro2020将LHAASO列为伽马射线和宇宙线研究领域的国际领先的实验装置,成为规划中重点跟踪的核心实验。规划中称美国在未来宽广的多信使天体物理的成功,将得益于对LHAASO在内的国际领先实验的参与。
  发现迄今最高能量伽马光子,改变人类对银河系的传统认知。2021年5月,Nature刊发重磅研究成果将LHAASO带入人们的视野中。LHAASO记录到1.4PeV电子伏伽马光子,在银河系内发现12个稳定伽马射线源,辐射能量一直延伸到1PeV附近。这是人类迄今观测到的最高能量光子,表明银河系内大量存在可将宇宙线加速到1PeV的“拍电子伏特宇宙线加速器”,向着解决宇宙线起源的“世纪谜题”迈出了重要一步。这些发现让过去20年缓慢前行的宇宙线研究上了一个台阶,打开了整个电磁波段最高端(能量>100TeV)的伽马射线观测窗口,开启了“超高能伽马天文学”的时代。这一发现让人们发现,原以为温和、中庸的银河系,也有伴随超高能光子辐射的剧烈活动。该成果轰动国内外,一经发表,就迅速冲上了全球科研类论文关注度排行榜top 1%、Nature刊发所有论文关注度排行榜的top 11%,并成功入选由两院院士投票评选的2021年中国十大科技进展新闻;Nauture期刊对其成果进行了追踪,有83家国际新闻媒体进行了报告。
  精确测量高能天文学标准烛光的亮度。2021年7月9日,由亚博yabo888vip网页版登录高能物理研究所牵头的LHAASO国际合作组再次取得的科学成果在Science上发表。LHAASO精确测量了高能天文学标准烛光的亮度,覆盖3.5个量级的能量范围,为超高能伽马光源测定了新标准。还记录到能量达1.1拍电子伏的伽马光子,相关结果挑战了高能天体物理中电子加速的“标准模型”。
  参与、主导多项国际合作,引发现象级宇宙线全民关注热潮。在美国工作期间,曹臻参与了大型宇宙线实验HiRes,发现宇宙线能谱第二膝现象;参与发现GZK截断现象。2005年,他出任在西藏羊八井的中意ARGO-YBJ实验中方负责人,领导建成全覆盖式大型空气簇射阵列,组织分析相关数据并获得系列科研成果。他还热衷科普,仅2021年就参与了30多场科普活动和科学报告,通过现场演讲、网络直播、媒体访谈等形式,将宇宙线的知识传递给大众。两次成果的发布上亿次点击量,让LHAASO彻底出圈,引发全民对宇宙线的关注。
 
  感人故事
抱定赤子之心,奋战高原,筑成人类仰望星空的国之重器
  在稻城县4410米的海子山上的高海拔宇宙线观测站(LHAASO),是曹臻牵头打造的人类仰望星空的国之重器。LHAASO2009年提出,2015年立项,2017年动工,2021年7月建成。这在以10年为尺度的大科学装置建设中,堪称“神速”。曹臻一肩挑起了项目经理、首席科学家者两副重担。
  高原气候瞬息万变,低温、暴雪、大雨常有。为了早出成果,曹臻提出了“边建设,边运行”的思路。在不影响工程竣工节点的情况下,项目团队利用冬季工程间歇期,安排部分阵列科学运行。这背后,需要科学的调度和严密的配合。冒着严寒克服枯水季缺水的困难,曹臻带领团队在稻城通宵达旦地工作,承受着心理和体能的双重考验。
  阵列部分投入运行后,他又带着团队在春节期间完成了首批科学数据的重建和分析。废寝忘食,不分昼夜。下班后,大家通过网络会议讨论,持续到凌晨;第二天一早又召集各方人员开会解决问题。短短两个月内,曹臻带领团队修正了阵列运行中的多个问题,并对数据重建方法和挑选条件进行了多次改进,形成了最终分析方案。
  五年里,他在北京、成都、稻城连轴转,身体机能刚适应高原又到平原,经常反复对身体损耗极大。好几次到了稻城,由于高原反应呼吸不畅、身体不适,他没有告诉任何人,吃不下饭就喝点粥,坚持和大家在建设现场并肩作战,现场工作人员搬设备,他也会亲自去搭把手。“桃李不言,下自成蹊”。LHAASO建设和科研团队成员受他的工作状态和精神的感染,拧成一股绳,拼着一股劲,行走在宇宙线研究的世界前沿。
矢志不渝,为中国宇宙线研究培养新生力量
  放眼中国宇宙线研究历程,曹臻既是参与者、见证者,也是引领者。
  上世纪80年代末,曹臻进入到高能所宇宙线团队,师从第二代宇宙线研究科学家霍安祥、丁林垲和谭有恒。1994年,他来到美国,先后在俄勒冈大学物理系、犹他大学物理系做博后。在这期间,霍先生的学生中,8名博士全部离开了国内宇宙线领域。曹臻是唯一一个留下来继续做宇宙线研究的。
  2004年,他回到高能所任博导,成为我国研究宇宙线第三代人的主力。回国18年,他出任中意合作ARGO‐YBJ实验中方发言人,担任多项重大项目负责人。从项目负责人到国家重大科技基础设施的首席科学家,他逐渐成长,在伽马射线天文学领域独占鳌头。
  十几年来,他培养了十余位博士生,指导了多名博士后和青年工作者,也为多所大学代培了不少宇宙线研究者。这些人成为主导LHAASO建设和研究的主力。如今,中国宇宙线事业已有了第四代、第五代新生力量。

(责任编辑:程博)

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