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消息：捕捉高能粒子大科學(xué)工程LHAASO探索宇宙奧秘

2019-06-28 13:45:27來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)

今年4月27日，來(lái)自中國(guó)

、美國(guó)、日本、德國(guó)

、法國(guó)、意大利

、俄羅斯

、瑞士等國(guó)的專家、學(xué)者共同來(lái)到海拔4410米的四川省稻城縣海子山

，現(xiàn)場(chǎng)考...

今年4月27日

，來(lái)自中國(guó)、美國(guó)

、日本

、德國(guó)、法國(guó)

、意大利

、俄羅斯、瑞士等國(guó)的專家

、學(xué)者共同來(lái)到海拔4410米的四川省稻城縣海子山

，現(xiàn)場(chǎng)考察正在建設(shè)中的高海拔宇宙線觀測(cè)站(LHAASO)。令他們沒(méi)有想到的是

，這個(gè)主體工程于2017年6月才開(kāi)始動(dòng)工的觀測(cè)站

，首批探測(cè)器已經(jīng)投入科學(xué)觀測(cè)了。

LHAASO是“十二五”期間啟動(dòng)的國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目

。2015年12月獲得國(guó)家發(fā)改委批準(zhǔn)立項(xiàng)

，總投資約12億元，系我國(guó)自主研發(fā)

。整個(gè)觀測(cè)設(shè)施由電磁粒子探測(cè)器陣列

、繆子探測(cè)器陣列、水切倫科夫探測(cè)器陣列

、廣角切倫科夫望遠(yuǎn)鏡陣列等組成

。它的目標(biāo)是捕捉宇宙中飛來(lái)的高能粒子。

按照建設(shè)計(jì)劃

，LHAASO到2021年才能全部完工

。可到今年4月底，由1800個(gè)探測(cè)器組成的

、靈敏面積達(dá)22500平方米的一號(hào)水切倫科夫探測(cè)器陣列

，兩臺(tái)廣角切倫科夫望遠(yuǎn)鏡，180臺(tái)電磁粒子探測(cè)器和80個(gè)繆子探測(cè)器已經(jīng)建好

，具備了初步的觀測(cè)條件

。迫不及待的科學(xué)家們采用了邊建設(shè)邊運(yùn)行的模式開(kāi)始了他們的科學(xué)探索之旅。

高能的宇宙線是來(lái)自宇宙空間的高能粒子

，其能量跨度為109—1020電子伏特

，主要由質(zhì)子和多種元素的原子核組成，并包括少量電子和光子

。LHAASO首席科學(xué)家

、項(xiàng)目經(jīng)理，中科院高能物理所研究員曹臻說(shuō)

，宇宙線彌漫在整個(gè)宇宙中

，它攜帶著宇宙起源、天體演化

、太陽(yáng)活動(dòng)及地球空間環(huán)境等多種重要的科學(xué)信息

。“自1912年宇宙線被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，研究宇宙線及其起源便成了人類探索宇宙的一條重要途徑

。在以往的有關(guān)宇宙線的研究中

，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了許多的基本粒子，開(kāi)創(chuàng)了粒子物理學(xué)

。并由此誕生了5位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者

。”

曹臻把宇宙線稱為“銀河隕石”，是傳遞“宇宙大事件”的信使

，是發(fā)現(xiàn)“宇宙加速器”的探針

。因?yàn)?ldquo;隕石是我們了解地外天體的重要樣本，但我們迄今沒(méi)辦法得到太陽(yáng)系外特別是銀河系外其他天體的樣本

。于是

，它們發(fā)射出的宇宙線，就成了我們了解銀河系的窗口”

。

宇宙線的起源一直是科學(xué)界公認(rèn)的重大前沿問(wèn)題

，成為粒子物理學(xué)、天文學(xué)

、天體物理學(xué)共同關(guān)注的科學(xué)命題，在歐美科學(xué)決策機(jī)構(gòu)凝練出的6個(gè)或11個(gè)基礎(chǔ)科學(xué)難題中均位列前5

。

當(dāng)年在設(shè)計(jì)LHAASO的科學(xué)目標(biāo)時(shí)

，中國(guó)科學(xué)家計(jì)劃將在3個(gè)方面達(dá)到世界領(lǐng)先水平。一是具有超高能伽馬射線探測(cè)靈敏度，在高于1013電子伏特的能量區(qū)域

，LHAASO比歐洲計(jì)劃高十幾倍

，能夠長(zhǎng)期占據(jù)這類實(shí)驗(yàn)研究領(lǐng)域的制高點(diǎn);二是具有甚高能伽馬射線巡天普查靈敏度，比美國(guó)HAWC實(shí)驗(yàn)靈敏度高三四倍;三是宇宙線能譜和成分精確測(cè)量裝置中具有最寬廣能量覆蓋度

。

雖然LHAASO的建設(shè)時(shí)間剛剛走過(guò)了一半

，但初步用于觀測(cè)的水切倫科夫探測(cè)器陣列一號(hào)陣列，其巡天靈敏度比國(guó)際上最高靈敏度的同類裝置就高出30%

，從而成為全世界同類裝置中靈敏度最高的探測(cè)器

。

水切倫科夫探測(cè)器陣列是觀測(cè)陣列的主要科學(xué)設(shè)施，每天都能夠?qū)?0%以上的天區(qū)進(jìn)行一次掃描

，不受日

、月、星光及天氣條件的影響

，實(shí)現(xiàn)全天候的觀測(cè)

，每年將探測(cè)到5萬(wàn)億個(gè)宇宙線事例，獲取4PB以上的觀測(cè)數(shù)據(jù)

。

曹臻說(shuō)

，有了這個(gè)觀測(cè)手段，我們可以在伽馬暴高能輻射探測(cè)

、銀河系外耀變?cè)刺綔y(cè)與觀測(cè)

、銀河系內(nèi)伽馬射線源的深度觀測(cè)等方面與國(guó)際同類實(shí)驗(yàn)展開(kāi)廣泛而深入的合作研究了。

對(duì)于這個(gè)全世界海拔最高的宇宙線觀測(cè)站

，中科院高能物理所副所長(zhǎng)羅小安認(rèn)為

，這個(gè)觀測(cè)站建成后所能帶來(lái)的不僅是科學(xué)上的突破。“作為我國(guó)大科學(xué)裝置在西南地區(qū)的重要布局

，高海拔宇宙線觀測(cè)站將打造宇宙線研究和天文觀測(cè)基地

，建成國(guó)際領(lǐng)先水平的宇宙線研究中心，并對(duì)當(dāng)?shù)氐目萍?div id="jfovm50" class="index-wrap">、文化教育

、旅游以及地方?jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生積極的影響。”

責(zé)任編輯：孫知兵

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