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探索宇宙线的起源 高海拔观测站首批探测器启动

时间:2019-04-27 14:18:59 来源:成都日报 编辑:张林

  俯瞰在建的高海拔宇宙线观测站(1月18日无人机拍摄) 新华社发

  ■研究世纪难题

  将瞄准世纪难题——“宇宙线的起源”,开展高能物理和天文学、宇宙学等领域的前沿科学研究

  ■跻身四大中心

  建成后将跻身世界四大宇宙线研究中心之列,此前有南美的极高能宇宙线观测站、南极的中微子天文观测站、欧洲的伽马天文观测站

  ■探测灵敏度高

  相较国际同类装置,具有最高的高能伽马射线探测灵敏度、最灵敏的甚高能伽马射线巡天探测、最宽广的宇宙线能量测量范围

  26日,高海拔宇宙线观测站首批探测器投入科学观测。高海拔宇宙线观测站是我国“十二五”期间立项建设的国家重大科技基础设施,以探索高能宇宙线起源,开展相关的宇宙演化、高能天体演化和暗物质的研究为目标。高海拔宇宙线观测站建成后,将跻身世界四大宇宙线研究中心之列,同时将在相较国际同类装置中,具有最高的高能伽马射线探测灵敏度、最灵敏的甚高能伽马射线巡天探测、最宽广的宇宙线能量测量范围。同时,天府宇宙线研究中心昨日也在成都揭牌成立。

  瞄准世纪难题 追寻“宇宙线的起源”

  选址于甘孜州稻城县海子山的高海拔宇宙线观测站是“十二五”期间启动的国家重大科技基础设施项目,以探索高能宇宙线起源并开展相关的高能辐射、天体演化以及暗物质分布等基础科学研究为核心目标。该项目由中国科学院和四川省人民政府联合建设,中科院成都分院和高能物理研究所承建。清华大学、中国科学技术大学、山东大学、四川大学、西南交通大学、中国科学院国家空间科学中心等国内20个高校和科研院所的上百名科学家以及意大利、法国、俄罗斯等国科学家共同参与合作。

  其观测基地由整个探测器阵列以及装配大厅、变配电站、水处理机房、标定室等设施组成。项目占地面积1.36平方公里,平均海拔4410米,距稻城亚丁机场10公里,距成都708公里,于2015年12月获得国家发改委批准立项,总投资约12亿元,建设工期预计4年。

  高海拔宇宙线观测站将瞄准世纪难题——“宇宙线的起源”,开展高能物理和天文学、宇宙学等领域的前沿科学研究。建成后,它将跻身世界四大宇宙线研究中心之列,此前有南美的极高能宇宙线观测站、南极的中微子天文观测站、欧洲的伽马天文观测站。稻城高海拔宇宙线观测站相较国际同类装置,具有最高的高能伽马射线探测灵敏度、最灵敏的甚高能伽马射线巡天探测、最宽广的宇宙线能量测量范围。

  巡天灵敏度 略高于国际同类装置

  26日,高海拔宇宙线观测站(LHAASO)首批探测器投入科学观测。高海拔宇宙线观测站的装置由电磁粒子探测器阵列、缪子探测器阵列、水切伦科夫探测器阵列、广角切伦科夫望远镜阵列等组成。

  LHAASO首席科学家曹臻介绍,此次投入科学观测的探测器具体包括由900个探测单元组成的、灵敏面积达22500平方米的一号水切伦科夫探测器阵列,两台广角切伦科夫望远镜,180台电磁粒子探测器和80个缪子探测器。

  其中,水切伦科夫探测器阵列是LHAASO的主体阵列之一,每天都能够对60%以上的天区进行一次扫描,不受日、月、星光及天气条件的影响,实现全天候的观测,每年将探测到5万亿个宇宙线事例,获取4PB(1PB=1024上标3MB)以上的观测数据。本次投入观测的一号阵列,其巡天灵敏度略高于国际同类装置,可以在伽马暴高能辐射探测、银河系外耀变源探测与观测、银河系内伽马射线源的深度观测等方面开展研究。

  近几年,国际上兴起了多波段、多信使的天文观测浪潮,进入了多观测站点、多观测手段联合观测的时代,取得了多个重大发现,获得丰硕成果。此次LHAASO首批探测器投入科学观测,将促进与国际各类大型天文观测实验的合作研究。

  选址天府新区 成立宇宙线研究中心

  去年7月,天府新区成都管委会与中科院高能物理研究所就宇宙线物理研究与探测技术研发平台项目进行签约。根据签约协议,中科院高能物理研究所将在天府新区鹿溪智谷投资建设宇宙线物理研究与探测技术研究平台项目。未来,它将建设宇宙线研究实验室,开展国际领先的宇宙线物理研究,开发先进的探测技术和快电子学技术,开展相关技术的应用推广。

  昨天下午在LHAASO科学观测启动的同时,天府宇宙线研究中心也揭牌成立,该中心将提供宇宙线数据服务、实验室开放平台、人员交流及科学普及等功能。

  “天府宇宙线研究中心主要有两个目的,一方面利用LHAASO的数据进行科学研究,另一方面进行探测器技术研发和储备,为将来的大科学装置和更高的科学目标做准备。”曹臻介绍,此项目占地面积约8000平方米,科研人员共100余人。“目前,项目处于可行性研究阶段。未来,将在四川地区形成整个中国的宇宙学宇宙线研究中心。”他说。

  新闻名词

  什么是宇宙线

  宇宙线,亦称为宇宙射线,是一种来自宇宙的高能粒子流,既是可以轰开原子核坚固堡垒的微观“炮弹”,又携带着宇宙起源、天体演化、空间环境和太阳活动等信息,是一种“不请自来、普天同降”的宝贵科学资源,研究宇宙线及其起源是人类探索宇宙的重要途径。

  1912年,宇宙线被奥地利科学家赫斯首次发现。宇宙线主要由质子和各种元素的裸核组成,其能量跨11个数量级,其中最高能的粒子能量达北京对撞机的百亿倍,使许多人对有更大能量的宇宙线感兴趣而投入研究。因绝大多数宇宙线为带电粒子,在传播过程中会在星际磁场中发生偏转,到达地球时失去了原初的方向信息,无法反推源方向。至今,人类仍未找到高能宇宙线起源、无法证实其产生机制及加速原理。宇宙线起源这一“世纪之谜”被国际物理学界列为“新世纪11个科学问题”之一。但科学家们普遍认为,宇宙线主要是恒星生命末端灾变的产物(如超新星爆发及其遗迹星云和脉冲星;大质量黑洞及以它为中心的活动星系核等);它们无偿地为地球带来了日地空间环境的宝贵信息。

  本报记者 宋妍妍

  实习记者 吴怡霏

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