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捕获高能粒子 大科学工程LHAASO摸索宇宙机密

  本年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、学者配合来到海拔4410米的四川省稻城县海子山,现场考查正在建树中的高海拔宇宙线视察站(LHAASO)。令他们没有想到的是,这个主体工程于2017年6月才开始动工的视察站,首批探测器已经投入科学视察了。

  LHAASO是“十二五”期间启动的国度重大科技基本设施项目。2015年12月得到国度发改委核准立项,总投资约12亿元,系我国自主研发。整个视察设施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构成。它的方针是捕获宇宙中飞来的高能粒子。

  凭据建树打算,LHAASO到2021年才气全部落成。可到本年4月底,由1800个探测器构成的、敏捷面积达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个缪子探测器已经建好,具备了劈头的视察条件。火烧眉毛的科学家们回收了边建树边运行的模式开始了他们的科学摸索之旅。

  高能的宇宙线是来自宇宙空间的高能粒子,其能量跨度为109—1020电子伏特,主要由质子和多种元素的原子核构成,并包罗少量电子和光子。LHAASO首席科学家、项目司理,中科院高能物理所研究员曹臻说,宇宙线弥漫在整个宇宙中,它携带着宇宙发源、天体演化、太阳勾当及地球空间情况等多种重要的科学信息。“自1912年宇宙线被发明以来,研究宇宙线及其发源便成了人类摸索宇宙的一条重要途径。在以往的有关宇宙线的研究中,科学家发明白很多的根基粒子,开创了粒子物理学。并由此降生了5位诺贝尔奖得到者。”

  曹臻把宇宙线称为“银河陨石”,是通报“宇宙大事件”的信使,是发明“宇宙加快器”的探针。因为“陨石是我们相识地外天体的重要样本,但我们迄今没步伐获得太阳系外出格是银河系外其他天体的样本。于是,它们发射出的宇宙线,就成了我们相识银河系的窗口”。

  宇宙线的发源一直是科学界公认的重大前沿问题,成为粒子物理学、天文学、天体物理学配合存眷的科学命题,在西欧科学决定机构凝练出的6个或11个基本科学困难中均位列前5。

  当年在设计LHAASO的科学方针时,中国科学家打算将在3个方面到达世界领先程度。一是具有超高能伽马射线探测敏捷度,在高于1013电子伏特的能量区域,LHAASO比欧洲打算高十几倍,可以或许恒久占据这类尝试研究规模的制高点;二是具有甚高能伽马射线巡天普查敏捷度,比美国HAWC尝试敏捷度高三四倍;三是宇宙线能谱和身分准确丈量装置中具有最宽阔能量包围度。

  固然LHAASO的建树时间方才走过了一半,但劈头用于视察的水切伦科夫探测器阵列一号阵列,其巡天敏捷度比国际上最高敏捷度的同类装置就跨越30%,从而成为全世界同类装置中敏捷度最高的探测器。

  水切伦科夫探测器阵列是视察阵列的主要科学设施,天天都可以或许对60%以上的天区举办一次扫描,不受日、月、星光及天气条件的影响,实现全天候的视察,每年将探测到5万亿个宇宙线事例,获取4PB以上的视察数据。

  曹臻说,有了这个视察手段,我们可以在伽马暴高能辐射探测、银河系外耀变源探测与视察、银河系内伽马射线源的深度视察等方面与国际同类尝试展开遍及而深入的相助研究了。

  对付这个全世界海拔最高的宇宙线视察站,中科院高能物理所副所长罗小安认为,这个视察站建成后所能带来的不只是科学上的打破。“作为我国大科学装置在西南地域的重要机关,高海拔宇宙线视察站将打造宇宙线研究和天文视察基地,建成国际领先程度的宇宙线研究中心,并对内地的科技、文化教诲、旅游以及处所经济成长发生努力的影响。”

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