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      中國大科學裝置“拉索”通過國家驗收 已創造三項世界之最_全球快播

      新華社  2023-05-16 09:19:58

      新華社北京5月10日電(記者張泉)記者從中國科學院獲悉,國家重大科技基礎設施——高海拔宇宙線觀測站“拉索”(LHAASO)10日順利通過國家驗收?!袄鳌蔽挥谒拇ㄊ〉境强h海子山,平均海拔4410米,觀測性能創造了多項“世界之最”,將致力于探索宇宙線起源之謎,并通過觀測宇宙線探索更多宇宙奧秘。

      “拉索”鳥瞰圖。(中科院高能物理所供圖)


      (資料圖片)

      宇宙線是來自宇宙空間的高能粒子,時刻造訪我們的星球。宇宙線主要由氫核、氦核、鐵核等多種元素的原子核組成,并包括少量正負電子,是人類目前能從宇宙深處獲得的唯一物質樣本。

      這是高海拔宇宙線觀測站觀測基地里的數據中心(4月22日攝)。新華社記者 金立旺 攝

      “宇宙線攜帶著宇宙起源、天體演化、太陽活動等方面的重要科學信息,研究宇宙線及其起源是人類探索宇宙的重要途徑?!薄袄鳌笔紫茖W家、中科院高能物理所研究員曹臻介紹,宇宙線被發現110多年以來,相關探索研究已產生數枚諾貝爾獎牌,但依然有眾多謎題待解,宇宙線起源被國際物理學界列為“新世紀11個科學問題”之一。

      4月23日,“拉索”首席科學家、中科院高能物理所研究員曹臻在成都舉行的發布會上介紹相關情況。新華社記者 金立旺 攝

      “拉索”正是以宇宙線觀測研究為核心目標,項目于2015年12月獲國家發展改革委批復立項,由中國科學院和四川省人民政府共建,2017年主體工程動工,2021年全部完成建設。

      廣角切倫科夫望遠鏡陣列。(中科院高能物理所供圖)

      “拉索”占地面積約1.36平方公里,由地面簇射粒子探測器陣列(包含5216個電磁粒子探測器和1188個繆子探測器)、水切倫科夫探測器陣列(面積約78000平方米)和廣角切倫科夫望遠鏡陣列(18臺)組成,采用四種探測技術,可全方位、多變量測量來自高能天體的伽馬射線和宇宙線。

      這是在高海拔宇宙線觀測站測控基地展示的自主研發的光電倍增管(4月22日攝)。新華社記者 金立旺 攝

      世界屋脊的高海拔優勢和多項關鍵核心技術的突破,使“拉索”集合了三項“世界之最”:最靈敏的超高能伽馬射線探測裝置,最靈敏的甚高能伽馬射線源巡天普查望遠鏡,能量覆蓋范圍最寬的超高能宇宙線復合式立體測量系統。

      據介紹,“拉索”在初步運行期間已取得多項突破性科學成果?!袄鳌泵嫦驀鴥韧馊骈_放共享,目前已有28個天體物理研究機構成為“拉索”的國際合作組成員單位。

      4月22日,高海拔宇宙線觀測站觀測基地廣角切倫科夫望遠鏡上空出現日暈。新華社記者 金立旺 攝

      4月22日,在高海拔宇宙線觀測站觀測基地水處理機房,工作人員在操作水處理相關程序。新華社記者 金立旺 攝

      這是高海拔宇宙線觀測站測控基地(4月22日攝)。新華社記者 金立旺 攝

      4月22日,工作人員在高海拔宇宙線觀測站觀測基地水切倫科夫探測器陣列處理實驗數據。新華社記者 金立旺 攝

      世界屋脊上的觀天陣列——高海拔宇宙線觀測站“拉索”看點解析

      四川稻城海子山,海拔4410米處的一大片圓形區域內,數千個不同類型的探測器緊密有序排列,形成一個巨大的觀測陣列,時刻捕捉著來自宇宙深處的信息。

      這是以宇宙線觀測研究為核心目標的國家重大科技基礎設施——高海拔宇宙線觀測站“拉索”(LHAASO)。5月10日,“拉索”通過國家驗收,將致力于探索宇宙線起源之謎,并通過觀測宇宙線探索更多宇宙奧秘。

      海拔4410米的觀天陣列

      “拉索”占地約1.36平方公里。這個巨大陣列的中心位置,是由按“品”字排列的三個大水池組成的水切倫科夫探測器陣列,面積約78000平方米;周圍則緊密排列著5216個電磁粒子探測器和1188個繆子探測器;此外還有由18臺廣角切倫科夫望遠鏡組成的望遠鏡陣列。

      宇宙線是來自宇宙空間的高能粒子,主要由氫核、氦核、鐵核等多種元素的原子核組成,并包括少量正負電子,是人類目前能從宇宙深處獲得的唯一物質樣本,被稱為傳遞宇宙大事件的“信使”。

      “研究宇宙線及其起源是人類探索宇宙的重要途徑?!薄袄鳌笔紫茖W家、中科院高能物理所研究員曹臻介紹,宇宙線被發現110多年以來,相關探索研究已產生數枚諾貝爾獎牌,但依然有眾多謎題待解,宇宙線起源被國際物理學界列為“新世紀11個科學問題”之一。

      據介紹,觀測宇宙線,可以“上天”,用粒子探測衛星尋找;可以“下?!?,在水底安裝中微子望遠鏡;也可以“上山”,在高海拔地區搭建觀測站。

      “在高海拔地區進行地面觀測,探測器規??蛇h大于大氣層外的天基探測器。尤其在超高能量宇宙線觀測方面,由于樣本數量稀少,采用大規模探測器是唯一觀測手段?!辈苷檎f。

      作為大型復合探測陣列,“拉索”是繼云南東川、西藏羊八井高山宇宙線觀測站之后,我國建設的第三代高山宇宙線觀測站。經過廣泛選址和實地踏勘調研,“拉索”項目最終落戶四川稻城海子山。

      “‘拉索’是世界上重要的粒子天體物理支柱性實驗設施之一,將助力我國在高能伽馬射線天文領域的研究邁向國際領先水平?!辈苷檎f。

      觀測性能創三項“世界之最”

      得益于世界屋脊的高海拔優勢和關鍵核心技術的突破,“拉索”創造了三項“世界之最”——超高能伽馬射線探測靈敏度世界最高,甚高能伽馬射線源巡天普查靈敏度世界最高,超高能宇宙線能量覆蓋范圍世界最寬。

      廣角切倫科夫望遠鏡SiPM相機。(中科院高能物理所供圖)

      宇宙線粒子進入大氣層后,會和大氣中的原子核發生相互作用,產生許多次級粒子,次級粒子則繼續重復同樣的過程,產生新的次級粒子,如此多次重復,到達地面時就像下了一場粒子“陣雨”。

      “拉索”總工藝師、中科院高能物理所研究員何會海說,“拉索”采用四種探測技術,可全方位接收粒子“陣雨”的信息,并開展多變量精確測量。

      其中,水切倫科夫探測器陣列用于觀測粒子“陣雨”中的次級粒子在水中產生的切倫科夫光,以求發現大量伽馬射線源;廣角切倫科夫望遠鏡陣列用于測量粒子“陣雨”的切倫科夫光或熒光;電磁粒子探測器陣列和繆子探測器陣列則分別測量粒子“陣雨”中的次級電磁粒子和繆子含量。

      何會海介紹,“拉索”項目團隊突破了廣角切倫科夫望遠鏡不能在月夜工作的瓶頸,使有效觀測時間成倍增長;發展了大面積、多節點、高精度時鐘同步技術;把觀測閾能從3000億電子伏降低到700億電子伏,大大擴展了觀測能力。

      向宇宙線起源之謎發起沖擊

      “我們將向著科學前沿課題——宇宙線起源之謎發起沖擊!”曹臻滿懷信心。

      “拉索”上方的星空。(中科院高能物理所供圖)

      據介紹,基于超高的探測靈敏度,“拉索”在初步運行期間已取得多項突破性科學成果,包括:在銀河系內發現大量超高能宇宙加速器候選天體,記錄到人類觀測到的最高能量光子,精確測定了標準燭光蟹狀星云的超高能段亮度,發現1千萬億電子伏伽馬輻射等。

      “拉索”面向國內外全面開放共享,目前已有28個天體物理研究機構成為“拉索”的國際合作組成員單位。合作組利用“拉索”觀測數據開展粒子天體物理研究,同時進行宇宙學、天文學等眾多領域基礎研究。

      截至目前,基于“拉索”項目發表的期刊論文超過200篇,會議論文超過150篇。

      “‘拉索’將成為以中國為主、多國參與的國際宇宙線研究中心,借助高海拔伽馬天文、宇宙線的觀測優勢,成為獨具特色、綜合開放的科學研究平臺?!辈苷檎f。

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