“宇宙线看不见摸不着,人类是怎么发现它们的?”

“把探测器放到其他星球,能不能直接采集原初宇宙线粒子?”

“太阳为什么会变成红巨星?”

“拉索和贵州天眼,观察的有什么不一样的地方?”……

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一个个天马行空又逻辑严谨的问题,从成都不同学段学子口中抛出。在“千名院士·千场科普”四川行暨第五届粒子天体物理学家校园行科普现场,蓉城学子怀揣对浩瀚宇宙的好奇,与中国科学院院士、我国高海拔宇宙线观测站“拉索”首席科学家曹臻面对面对话。

10月21日,“科学与中国——千名院士·千场科普”四川行暨第五届“18名粒子天体物理学家进校园”科普教育系列活动,在成都市科技中学(成都市第二中学)正式启动,活动持续至10月26日。

六天接力开讲

十余位专家把前沿科学送进18所校园

本次活动由中国科学院学部科学普及与教育工作委员会主办,中国科学院高能物理研究所、天府宇宙线研究中心承办,中科院成都分院、成都市教育局、四川省青年联合会提供支持。活动借LHAASO国际合作组会议在蓉举办的契机开展,该合作组汇聚国内外30多家天体物理机构、300余名科研人员,推动人类迈入“超高能伽马天文学”时代。

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现场,曹臻院士以《在世界屋脊上捕捉宇宙信使》为题开启首场讲座。他向同学们讲述了世界屋脊之上的大国重器故事——在海拔4410米的稻城海子山顶,“拉索”日夜捕捉来自深空的信号,曾发现人类观测到的最高能量光子,破解困扰学界近70年的宇宙线“膝”之谜,揭开黑洞吞噬恒星时喷流的秘密。

此外,来自中科院高能所、紫金山天文台、南京大学、四川大学等单位的10余位专家学者,奔赴成都18所中小学校开展科普,覆盖各区(市)县,面向初高中学生群体。

讲座围绕宇宙线探测、暗物质、高能天体物理、空间科学等前沿主题展开。现场设置沉浸式体验:学生可以动手操作宇宙线云雾室实验,观摩LHAASO幻影沙盘,体验“伽马牛”数字人可视化展示。同时配套问卷收集、科学家回信,让科普突破单向听讲,形成长效科学对话。

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其实,这是成都落实“在教育‘双减’中做好科学教育加法”、推进义务教育科学教育“做中学”领航行动的重要实践。依托《城市资源赋能教育发展工作方案》,成都做强“科学大讲堂”“院士专家校园行”,推动高端科研资源转化为校园育人资源。成都基础教育体量居全国第二,9个区、23所学校入选全国科学教育实验区、实验校,数量位居副省级城市前列。自2023年首届落地,“粒子天体物理学家进校园”已走进90余所学校,受众超240万人次。

少年发问

从小学到高中

奇思妙想碰撞前沿科学

活动前期,成都市教育局面向全市中小学生发起“向宇宙提问”征集,不少学生线上参与提问,并来到启动仪式现场,获得面对面向院士提问的机会。

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成都大学附属小学六年级二班张雨菲提出:“超高能宇宙线观测站大多建在高山,采集大气辐射产生的次级粒子,需要逆推起源。如果探测器放到别的星球或者轨道上,没有大气层,是不是可以直接采集原初宇宙线粒子?经过大气吸收后的粒子,会不会已经不是原本的样子?”张同学的问题直击科研现实痛点,打通课本知识与大科学装置的现实局限。

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龙泉驿区青台山中学7年级学生赵瑛杰聚焦探测技术,询问光子和中微子哪种探测方式效率更高、各有什么优势。还有小学生追问星体演化,好奇红巨星以及太阳未来的演化命运。泡桐树小学年仅7岁的小朋友,也以孩童视角提出关于星空的疑问。

邛崃市高等中学高二王同学结合课堂所学提出问题:库仑定律与万有引力定律表达式十分相近,两种力存在哪些相似之处。曹臻院士为其进行详细解答,并夸赞该同学“思考地很好”。

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成都市科技中学(成都市第二中学)的学生黄治宇也有幸得到曹臻院士的答疑。他坦言,过去总觉得宇宙线、高能伽马射线这些名词只存在于书本和新闻报道之中,距离自己的日常学习十分遥远。现场听完院士的解答,原本晦涩难懂的前沿物理知识变得鲜活立体。

“科学家也会面对无数未解难题,科研并不是一路坦途。”黄治宇说,曹臻院士分享的科研经历让自己印象深刻,科研需要好奇心,更需要坐冷板凳的坚持。作为一名中学生,不一定未来都要走上科研道路,但要守护好心中的好奇心,学好当下的课本知识,敢于提出疑问、学会独立思考。

从小学生充满想象的星空幻想,到初中生聚焦探测技术,再到高中生将课堂物理公式对标宇宙尺度规律,不同学段学生的提问,有的充满童趣,有的已经具备专业思辨色彩。

在曹臻看来,同学们的奇思妙想,正是科学教育最珍贵的种子。不少同学听完讲座后感慨,院士与宇宙探索不再遥远,宇宙间仍有大量未解谜题,等待新一代人去探寻。

曹臻院士:

科普的意义

是把人类知识边界真正带给大众

活动现场,曹臻院士围绕基础科研价值、科普意义、AI时代科学教育、科研挫折等话题分享见解。

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谈及基础科研,曹臻表示,不少基础研究诞生之初看不出实用价值。他说,突破人类知识边界这件事,如果只停留在少数科学家脑子里,那不叫整个人类的进步。“科普的意义,就是把科研拓展的知识边界传递给社会大众。很多未来改变世界的技术创新,会来自接受科普熏陶的普通公众,这就是我们坚持做科普的缘由。”

面对AI时代的科学教育,曹臻提出思考离不开知识素材,不能完全依赖人工智能。启发孩子主动思考是教育深层难题。他的教学习惯是不直接给出标准答案,而是反问引导学生自行推导。他说,直接得来的答案容易遗忘,掌握思考方法,才能够举一反三。

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谈及学习与科研路上的困境,曹臻区分两种场景:学习阶段遇到难题,可以求教老师、查阅资料;但如果兴趣已经发生变化,不必死磕,可以更换赛道,同样能够做出成果。他说,真正的科研面对完全未知的领域,是没有现成教材的,重大成果是几代科学家积淀而来,切忌急于求成,长久坚持尤为重要。

曹臻院士强调,中学基础教育至关重要。守护青少年心中的问号,守护少年仰望星空的好奇心,就是为国家储备科技创新最珍贵的火种。