4月26日，由中國(guó)科學(xué)院與四川省人民政府共建的國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——高海拔宇宙線觀測(cè)站(LHAASO)首批探測(cè)器投入科學(xué)觀測(cè)。此次投入科學(xué)觀測(cè)的探測(cè)器包括由900個(gè)探測(cè)器單元組成的、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。

“經(jīng)過(guò)近2年的建設(shè)，觀測(cè)陣列已經(jīng)具備一定規(guī)模，本次投入觀測(cè)的一號(hào)水切倫科夫探測(cè)器陣列超過(guò)該種探測(cè)器陣列全部規(guī)模的1/4，但其巡天靈敏度已經(jīng)比國(guó)際上最高靈敏度的同類裝置高出30%。”中科院高能物理研究所研究員、高海拔宇宙線觀測(cè)站首席科學(xué)家曹臻告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者。

水切倫科夫探測(cè)器陣列是LHAASO陣列的主要科學(xué)設(shè)施之一，每天都能夠?qū)?0%以上的天區(qū)進(jìn)行一次掃描，而且不受日、月、星光及天氣條件的影響，實(shí)現(xiàn)全天候的觀測(cè)，每年將探測(cè)到5萬(wàn)億個(gè)宇宙線事例，獲取4PB以上的觀測(cè)數(shù)據(jù)。

清華大學(xué)教授崔偉解釋稱，由于光在水中的傳播速度較慢，一些宇宙射線粒子進(jìn)入水中時(shí)會(huì)出現(xiàn)比光速快的現(xiàn)象，并產(chǎn)生沖擊波，發(fā)出的輻射會(huì)令水分子發(fā)出藍(lán)紫光。探測(cè)器通過(guò)探測(cè)到這些藍(lán)紫光來(lái)捕獲宇宙線粒子信息。

基于觀測(cè)數(shù)據(jù)，本次投入觀測(cè)的一號(hào)陣列就可以在伽馬暴高能輻射探測(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(guó)際同類實(shí)驗(yàn)展開(kāi)合作研究。

此次首批探測(cè)器投入科學(xué)觀測(cè)倍受國(guó)內(nèi)外專家的關(guān)注。4月27日，來(lái)自中國(guó)、美國(guó)、日本、德國(guó)、法國(guó)、意大利、俄羅斯、瑞士等國(guó)的專家學(xué)者將趕赴觀測(cè)站現(xiàn)場(chǎng)考察，并對(duì)第一階段的科學(xué)觀測(cè)目標(biāo)進(jìn)行深入探討，促進(jìn)國(guó)際各類大型天文觀測(cè)實(shí)驗(yàn)的合作研究。

之后，按照設(shè)計(jì)規(guī)劃，整體工程將在2021年建設(shè)完成，裝置正式運(yùn)行后將在1000億到50萬(wàn)億電子伏特的能區(qū)開(kāi)展伽馬射線源的巡天普查，在50萬(wàn)億到1拍電子伏特以上的能區(qū)對(duì)伽馬射線能譜進(jìn)行精確測(cè)量，二者均將達(dá)到1%蟹狀星云伽馬射線輻射流強(qiáng)的高靈敏度，并對(duì)50萬(wàn)億到1000拍電子伏特的宇宙線能譜進(jìn)行精確測(cè)量。

“高能物理學(xué)家一直在建造各種各樣的加速器，但宇宙中的‘天然加速器’，能夠輕而易舉地將粒子加速到人類建造的加速器所能達(dá)到最大能量的1000萬(wàn)倍，這太令人費(fèi)解了。”曹臻說(shuō)，“我們建造高海拔宇宙線觀測(cè)站就是試圖去解開(kāi)這個(gè)謎底，它的發(fā)現(xiàn)或許能為人類打開(kāi)一扇新的窗戶，去研究超越現(xiàn)有認(rèn)知的新物理。”

據(jù)了解，高海拔宇宙線觀測(cè)站是我國(guó)“十二五”期間立項(xiàng)建設(shè)的國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，該裝置由電磁粒子探測(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。其主要科學(xué)目標(biāo)為探索高能宇宙線起源，開(kāi)展相關(guān)的宇宙演化、高能天體演化和暗物質(zhì)的研究。項(xiàng)目主體工程于2017年6月在海拔4410米的四川省稻城縣海子山啟動(dòng)。

工程現(xiàn)場(chǎng)鳥(niǎo)瞰圖。中科院高能物理所供圖

關(guān)鍵詞： 高海拔宇宙線觀測(cè)