探索起源之谜,我国高海拔宇宙线观测站“拉索”通过国家验收
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5 月 11 日消息,從“中科院高能所”微信公眾號獲悉,5 月 10 日,國家重大科技基礎設施高海拔宇宙線觀測站“拉索”(LHAASO)順利通過國家驗收。“拉索”位于四川省稻城縣海子山,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。
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。
“拉索”是以宇宙線觀測研究為核心的國家重大科技基礎設施,2015 年 12 月 31 日,獲得國家發展和改革委員會批復立項,項目由中國科學院和四川省人民政府共建,由中國科學院成都分院與中國科學院高能物理研究所承擔建設,建設周期 4 年。LHAASO 主體工程于 2017 年動工,于 2021 年全部完成建設。LHAASO 項目先后通過了由主管部門中國科學院組織的工藝、建安、財務、設備資產和檔案五個專業組驗收。
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,各項指標達到或優于批復的驗收指標。LHAASO 的 1/4 規模探測裝置于 2019 年 4 月投入試運行,全規模探測裝置于 2021 年 7 月投入試運行,整體性能可靠,具備長期穩定的科學運行能力。“拉索”充分利用特定地域 4410 米優越的高海拔條件和先進技術優勢,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,以及能量覆蓋范圍最寬的超高能宇宙線復合式立體測量系統。“拉索”的建成運行,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。驗收委員會同意該項目通過國家驗收。
“拉索”位于四川省稻城縣海子山,平均海拔 4410 米,占地面積約 1.36 平方公里,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 臺廣角切倫科夫望遠鏡等三大陣列組成。LHAASO 采用四種探測技術,可以全方位、多變量地測量來自于高能天體的伽馬射線和宇宙線。
“拉索”在建設過程中,實現了多項重大自主技術創新,推動了相關技術的革新與發展:一是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;二是發展了適應海拔 4000 米以上野外工況的大面積、高精度、多節點、遠距離時鐘分配技術,遠距離同步精度達 0.2 納秒,比原有技術提升 5 倍,達到國際領先水平;三是采用了國產 20 英寸超大型光電倍增管,將時間響應提高了 3 倍,觀測閾能從 3000 億電子伏降低到 700 億電子伏,觀測能力達到國際領先水平;四是在海量數據獲取技術上取得顯著進步,發展并實現了“無觸發”數據獲取,對宇宙線事例實現“零死時間”觀測,實現海量數據從海子山觀測基地到中國科學院高能物理所的實時數據傳輸。
“拉索”建設期間即開展 1/4 規模和全規模陣列試運行,對高能宇宙線持續觀測,基于其超高的探測靈敏度,“拉索”在試運行期間已取得多項突破性的重大科學成果。“拉索”在銀河系內發現大量超高能宇宙加速器候選天體,并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云的超高能段亮度,發現 1 千萬億電子伏伽馬輻射,挑戰理論極限。已累計發表的期刊論文累計約 215 篇,會議論文約 156 篇。
“拉索”項目建設單位充分發揮中國科學院建制化研究的優勢,依托設施開展觀測與理論研究,并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、粒子物理學等眾多領域基礎研究。通過國家驗收后,“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。
總結
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