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在海拔4410米觀測宇宙線 “LHAASO”通過國家驗收

2023-05-11 10:34

來源:中國網·中國發展門戶網

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中國網/中國發展門戶網訊 (記者王虔)“LHAASO的建成運作,使之成為目前國際粒子天體物理三大實驗設施之一,對促進該領域實現重大原創突破、帶動前沿交叉相關學科發展和國際合作具有重要意義。”5月10日,國家重大科技基礎設施高海拔宇宙線觀測站(LHAASO)順利通過國家驗收,驗收委員會認為,項目法人單位中國科學院成都分院和共建單位中國科學院高能物理研究所按期、全面、優質完成了國家發展改革委批復的建設任務,各項指標達到或優於批復的驗收指標。

高能宇宙線起源問題是當今最重要的科學前沿課題。高山實驗能夠充分利用大氣作為探測介質,在地面進行觀測,探測器規模可遠大於大氣層外的天基探測器。由於超高能量宇宙線數量稀少,採用大規模探測器是唯一觀測手段。2009年,在北京香山科學會議上,中科院高能物理研究所曹臻研究員提出了在高海拔地區建設大型複合探測陣列LHAASO的完整構想,是繼雲南東川落雪山宇宙線實驗室、西藏羊八井國際宇宙線觀測站之後,我國第三代高山宇宙線觀測站。2017年,由中國科學院和四川省人民政府共建,中國科學院成都分院與中國科學院高能物理研究所承建,位於四川省稻城縣海子山、平均海拔4410米的LHAASO主體工程動工,建設團隊克服高海拔和疫情等不利因素影響,在2021年完成了這個佔地面積約1.36平方公里項目的全部建設。

LHAASO由5216個電磁粒子探測器和1188個繆子探測器構成的一平方公里地面簇射粒子探測器陣列、78000平方米的水切倫科夫探測器陣列、18台廣角切倫科夫望遠鏡等三大陣列組成。可以全方位、多變數地測量來自於高能天體的伽馬射線和宇宙線。充分利用高海拔優勢,LHAASO成為目前世界上最靈敏的超高能伽馬射線探測裝置、世界上靈敏度最高的甚高能伽馬射線源巡天普查望遠鏡,以及能量覆蓋範圍最寬的超高能宇宙線複合式立體測量系統。

在關鍵核心技術領域,LHAASO項目團隊通過自主創新和國際合作,首次在大視場成像切倫科夫望遠鏡中大規模使用新型硅光電管,改變了這類望遠鏡不能在月夜工作的傳統觀測模式,實現了有效觀測時間的成倍增長;發展了基於“小白兔”技術、適應4000米以上高海拔野外工況的大面積、多節點、高精度時鐘同步技術,遠距離同步精度提升到0.2納秒,達到國際領先水準;採用了國産20英寸超大型光電倍增管,並將時間響應提高了3倍,從而把觀測閾能從3000億電子伏降低到700億電子伏,大大擴展了觀測能力;在海量數據獲取技術上取得顯著進步,發展並實現了“無觸發”數據獲取,對數據傳輸率高達4GB/s的宇宙線事例實現“零死時間”觀測;採用特殊的數據篩選技術,對海量數據進行無損壓縮,實現從海子山到高能所的實時數據傳輸。

2019年4月,LHAASO約1/4規模的探測器投入運作;2021年7月,整體投入試運作。期間在銀河系內發現大量超高能宇宙加速器候選天體,並記錄到人類觀測到的最高能量光子,開啟了“超高能伽馬天文學”時代;精確測定了標準燭光蟹狀星雲的超高能段亮度,發現1千萬億電子伏伽馬輻射,挑戰理論極限。截至目前,基於LHAASO項目發表的期刊論文累計約215篇,會議論文約156篇。

據曹臻研究員介紹,LHAASO的科學壽命將有20年。目前,已有28個天體物理研究機構成為LHAASO的國際合作組成員單位。合作組利用LHAASO觀測數據開展粒子天體物理研究,課題涵蓋了宇宙學、天文學、粒子物理學等眾多研究領域。LHAASO將成為以中國為主、多國參與的國際宇宙線研究中心,借助高海拔伽馬射線、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。


【責任編輯:楊霄霄】
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