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“看见宇宙线” 高海拔宇宙线观测站明年稻城海子山见

2018-10-12 07:21   来源: 成都商报   编辑: 孙仲秋   责任编辑: 马兰

  高海拔宇宙线观测站(观测基地)现场图片 图由中科院高能物理研究所提供   建成后效果图

什么是宇宙线

宇宙线是来自于宇宙的高能粒子,这些高能粒子在进入大气层后,不断与原子核碰撞产生次级高能粒子,最终看起来就像是一场“粒子雨”散落地面。

它从哪里来

宇宙线高能粒子是带电的,在宇宙中会受到磁场的影响,不断偏转并与星际物质发生作用,导致宇宙线到达地球之前,就已经历经了很多次偏转,早已失去了其最初的方向,导致很难去追溯原始宇宙线的起源。

陨石高速坠入大气层会形成流星,但倘若是一束看不见的宇宙高能粒子穿越大气层,会发生什么呢?

10月10日,在2018年全国大众创业万众创新活动周的“高海拔宇宙线观测站”展台前,工作人员向市民们演示了如何看见神秘的“宇宙线”,吸引了不少市民关注。作为“十二五”国家重大科技基础设施项目,高海拔宇宙线观测站位于四川省稻城县海子山,以探索高能宇宙线起源及天体演化、暗物质分布等为核心研究目标,是目前世界4大宇宙线研究中心之一。

10日,高海拔宇宙线观测站副经理、中科院高能物理研究所研究员何会海向成都商报记者披露了最新的建设进展。何会海介绍,高海拔宇宙线观测站由观测基地和测控基地组成,其中观测基地在海子山,测控基地位于稻城县。测控基地的住宿楼、装配车间、附属建筑已经修建完成,测控、探测器维护楼等其他配套正在修建中,而1.36平方公里的观测基地,已经修建了接近1/4,“整个高海拔宇宙线观测站,按要求是在2021年建成验收。按计划将于明年初建成1/4,并投入观测运行。”

4大探测器亮相

捕捉神秘“外太空来客”

“这些灯亮起,就说明有宇宙线正在穿过探测仪。”在展台上,工作人员正在给市民们介绍一个简单的宇宙射线扫描仪,它可以捕捉这些神秘的外太空来客。

“简单来说,宇宙线是来自于宇宙的高能粒子,是宇宙深处未知的加速源产生出来的,可以形容为高能量的‘粒子炮弹’。”何会海介绍,实际上宇宙线无处不在,经过很多次的辗转奔波来到地球,这些高能粒子在进入大气层后,不断与原子核碰撞产生次级高能粒子,最终看起来就像是一场“粒子雨”散落在数平方公里的面积。

记者从现场宣传片看到,在稻城海子山,4大探测器将摆出占地1.36平方公里的列阵,其中包括78000平方米水切伦科夫探测器、5195个电磁粒子探测器、1171个缪子探测器以及12台广角切伦科夫望远镜。何会海告诉记者,通过捕捉和分析这些次级高能粒子,获取最初进入地球的高能粒子的方向、能量和种类等信息,“更为重要的是,根据这些信息,可以进一步探索宇宙线的起源、黑洞喷流、超新星遗迹以及伽马射线暴等宇宙奥秘。”

三个世界第一

瞄准“宇宙线起源之谜”

“宇宙线起源,被国际物理学界列为‘新世纪11个科学问题’之一。”何会海介绍,从1912年宇宙线被首次发现以来,在宇宙线的研究中,首次发现了许多基本粒子,开创了粒子物理学,诞生了5枚诺贝尔奖。然而,人类至今仍未找到高能宇宙线的起源,也无法证实其产生机制和加速原理,“因此,它是和暗物质、暗能量等问题并列的‘世纪之谜’。”

这个“世纪之谜”的难点在哪呢?何会海告诉记者,宇宙线高能粒子是带电的,在宇宙中会受到磁场的影响,不断偏转并与星际物质发生作用,导致宇宙线到达地球之前,就已经历经了很多次偏转,早已失去了其最初的方向,导致很难去追溯原始宇宙线的起源,“而我们这个观测站,正是以探索‘宇宙线起源’为核心科学目标的。”

何会海表示,目前观测站拥有学界公认的三个世界第一,分别是最高的高能伽马射线探测灵敏度、最灵敏的甚高能伽马射线巡天探测和最宽广的宇宙线能量测量范围,“就比如,我们对高能伽马射线的探测灵敏度,相比于国际上最灵敏的探测装置,都要高出15倍。同时,我们还采用了我国自主研发的超大面积微通道板光电倍增管等突破性技术,这也是我们在探测宇宙线起源上的技术优势。”

选址非常严格

稻城海子山很适合建站

“实际上,我国在宇宙线的研究上有着悠久的历史,目前在国际上也是处于先进行列的。”何会海告诉记者,从1954年在云南建立第一个高山高海拔实验室开始,到1987年开始建设的西藏“羊八井”国际宇宙线观测站,“再到我们的国家高海拔宇宙线观测站,2015年12月获得国家发改委批准立项,总投资约12亿元,也是‘十二五’国家重大科技基础设施项目。此前,我们筹备了8年,实地考察、勘探了5个地方,其中就包括了四川的稻城县海子山。”

为什么选择四川稻城海子山?何会海告诉记者,其实高海拔宇宙线观测站的选址很严格,比如:海拔要在4000到5000米之间、拥有平方公里级别的平地以及水源、交通等多方面的因素。而稻城县海子山的平均海拔4410m,距离稻城亚丁机场10公里,非常适合高海拔宇宙线的观测和研究。“此外,该项目也得到了四川省政府的大力支持,为观测站搭建好相关的场地、电力等配套设施。”

何会海介绍,高海拔宇宙线观测站由观测基地和测控基地组成,其中观测基地在海子山,测控基地位于稻城县。测控基地的住宿楼、装配车间、附属建筑已经修建完成,测控、探测器维护楼等其他配套正在修建中,而1.36平方公里的观测基地,已经修建了接近1/4,“整个高海拔宇宙线观测站,按要求是在2021年建成验收。另外,按计划将于明年初建成1/4,并投入观测运行。”成都商报记者 郑鑫

原标题:“看见宇宙线” 高海拔宇宙线观测站明年稻城海子山见

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