——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國科學(xué)院辦院方針
語音播報(bào)
4月26日,高海拔宇宙線觀測(cè)站(LHAASO)科學(xué)觀測(cè)啟動(dòng)儀式在四川成都舉行。項(xiàng)目首席科學(xué)家、中科院高能物理所研究員曹臻宣布:高海拔宇宙線觀測(cè)站科學(xué)觀測(cè)正式啟動(dòng)。經(jīng)過近兩年的建設(shè),這個(gè)全世界同類裝置中靈敏度最高的探測(cè)器,開始了它的巡天征程。
高海拔宇宙線觀測(cè)站是“十二五”期間啟動(dòng)的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目,系我國自主研發(fā)。它由電磁粒子探測(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。
曹臻告訴科技日?qǐng)?bào)記者,宇宙線是地球上存在的太陽系以外唯一的物質(zhì)樣本。自1912年宇宙線被發(fā)現(xiàn)以來,人類始終沒有找到其起源,許多基礎(chǔ)的科學(xué)問題解決不了。
高能的宇宙線粒子進(jìn)入地球大氣層后,會(huì)和大氣中的原子核,例如氮或氧的原子核發(fā)生相互作用,粒子就像炮彈一樣把原子核打碎。其結(jié)果是這個(gè)原子核和炮彈一起會(huì)變成一堆次級(jí)粒子。這些次級(jí)粒子仍然攜帶著很高的能量,繼續(xù)與大氣中的原子核發(fā)生同樣的相互作用,又把別的原子核打碎,產(chǎn)生了更次級(jí)的粒子。如此重復(fù)十幾次,這是一個(gè)指數(shù)增長的過程,產(chǎn)生許多次級(jí)粒子,最終次級(jí)粒子數(shù)可達(dá)百億,在空氣中像一場(chǎng)粒子“陣雨”瞬間散布在數(shù)平方公里的地面上。
中科院高能物理所研究員何會(huì)海告訴記者,當(dāng)粒子“陣雨”發(fā)生時(shí),只要一個(gè)粒子打到探測(cè)器上,探測(cè)器就弱弱地閃一下。如果幾十個(gè)、幾百個(gè)探測(cè)器同時(shí)閃了一下,科學(xué)家就知道天上來了一個(gè)能量非常高的粒子。
LHAASO的科學(xué)目標(biāo)是:通過探測(cè)器探索高能宇宙線的起源;開展全天區(qū)伽馬源掃描搜索,捕捉宇宙中的高能伽馬射線源和伽馬暴事件并探索其輻射和爆發(fā)機(jī)制。
LHAASO的主體工程于2017年6月在四川稻城縣海拔4410米的海子山開始建設(shè),計(jì)劃4年完工。項(xiàng)目采用了邊建設(shè)邊運(yùn)行的模式。此次投入科學(xué)觀測(cè)的探測(cè)器包括由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。
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)施之一。它可以達(dá)到全天候觀測(cè),不受日、月、星光及天氣條件的影響。其工作原理是:在巨大的水池中灌入極其干凈的純凈水,并且把光電倍增管等設(shè)備置入水中。當(dāng)宇宙線粒子通過水池時(shí),設(shè)備會(huì)記錄下它的信號(hào),提供給科研人員進(jìn)行分析。曹臻說,水切倫科夫探測(cè)器陣列每天都能對(duì)60%以上的天區(qū)做一次掃描,“預(yù)計(jì)每年將探測(cè)到5萬億個(gè)宇宙線事件,獲取4PB以上的觀測(cè)數(shù)據(jù)。”
清華大學(xué)教授崔偉告訴記者,現(xiàn)在開始用于科學(xué)觀測(cè)的LHAASO一號(hào)水切倫科夫探測(cè)器陣列,其巡天靈敏度比國際上最高靈敏度的同類裝置還高出30%?!拔覀兛梢栽谫ゑR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)等方面與國際同類實(shí)驗(yàn)展開合作研究?!?/p>
(原載于《科技日?qǐng)?bào)》 2019-04-29 04版)
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