高海拔宇宙线观测站首批探测器投入科学观测

2019-04-28 16:26:14 来源: 科学网

4月26日,由中国科学院与四川省人民政府共建的国家重大科技基础设施——高海拔宇宙线观测站(LHAASO)首批探测器投入科学观测。此次投入科学观测的探测器包括由900个探测器单元组成的、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。

“经过近2年的建设,观测阵列已经具备一定规模,本次投入观测的一号水切伦科夫探测器阵列超过该种探测器阵列全部规模的1/4,但其巡天灵敏度已经比国际上最高灵敏度的同类装置高出30%。”中科院高能物理研究所研究员、高海拔宇宙线观测站首席科学家曹臻告诉《中国科学报》记者。

水切伦科夫探测器阵列是LHAASO阵列的主要科学设施之一,每天都能够对60%以上的天区进行一次扫描,而且不受日、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以上的观测数据。

清华大学教授崔伟解释称,由于光在水中的传播速度较慢,一些宇宙射线粒子进入水中时会出现比光速快的现象,并产生冲击波,发出的辐射会令水分子发出蓝紫光。探测器通过探测到这些蓝紫光来捕获宇宙线粒子信息。

基于观测数据,本次投入观测的一号阵列就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与国际同类实验展开合作研究。

此次首批探测器投入科学观测倍受国内外专家的关注。4月27日,来自中国、美国、日本、德国、法国、意大利、俄罗斯、瑞士等国的专家学者将赶赴观测站现场考察,并对第一阶段的科学观测目标进行深入探讨,促进国际各类大型天文观测实验的合作研究。

之后,按照设计规划,整体工程将在2021年建设完成,装置正式运行后将在1000亿到50万亿电子伏特的能区开展伽马射线源的巡天普查,在50万亿到1拍电子伏特以上的能区对伽马射线能谱进行精确测量,二者均将达到1%蟹状星云伽马射线辐射流强的高灵敏度,并对50万亿到1000拍电子伏特的宇宙线能谱进行精确测量。

“高能物理学家一直在建造各种各样的加速器,但宇宙中的‘天然加速器’,能够轻而易举地将粒子加速到人类建造的加速器所能达到最大能量的1000万倍,这太令人费解了。”曹臻说,“我们建造高海拔宇宙线观测站就是试图去解开这个谜底,它的发现或许能为人类打开一扇新的窗户,去研究超越现有认知的新物理。”

据了解,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,该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。其主要科学目标为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。项目主体工程于2017年6月在海拔4410米的四川省稻城县海子山启动。

工程现场鸟瞰图。中科院高能物理所供图

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