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高海拔宇宙線觀測站“拉索”在四川稻城建成

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2021-11-11 14:27 | 稿件來源:央視新聞客戶端

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今年是“十四五”開局之年,我國已開啟全面建設社會主義現代化國家新征程。全國廣大科技工作者面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求、面向人民生命健康,勇攀科技高峰,跑出了創新“加速度”。從今天開始,本台推出系列報道《勇攀科技高峰 創新決勝未來》。今天,我們首先來看我國大科學裝置建設的最新進展。

坐落於四川稻城的高海拔宇宙線觀測站——“拉索”,是世界上海拔最高、規模最大、靈敏度最強的宇宙射線探測裝置,由國家發展改革委立項建設。近日,高海拔宇宙線觀測站建成,進入科學運行階段。這個大科學裝置究竟如何接收“天外來信”?能探測出怎樣的宇宙神秘信息?又有哪些科學目標呢?

在海拔4410米的稻城海子山上,高海拔宇宙線觀測站近日通過工藝驗收,正式開啟了高能宇宙線起源這一世紀之謎的科學探索。宇宙線是宇宙高能粒子流的總稱,它就像是來自宇宙的雨滴,攜帶著各種神秘信息抵達地球。而這個占地1.3平方公里的探測器陣列,就如同是一個巨大的集雨裝置,每天能夠捕獲幾十億個高能宇宙線事例。

中國科學院高能物理研究所副研究員、拉索工程辦主任白雲翔:為了看清楚這場高能粒子雨,我們在這個場地上布置了四種探測器陣列。遠處的那個綠色的小方塊叫電磁粒子探測器陣列,它邊上小鼓包叫繆子探測器陣列,這兩種探測器配合在一起,實現一種叫零宇宙線背景伽馬天文探測。

作為國家重大科技基礎設施,高海拔宇宙線觀測站的核心科學目標是探索高能宇宙線起源以及相關的宇宙演化和高能天體活動,同時可以尋找暗物質。歷時四年,科研團隊通過多項關鍵核心技術攻關,在今年7月完成了觀測站全陣列建設。此時此刻,在陣列中仰著頭的大藍色箱子,就是廣角切倫科夫望遠鏡。

白雲翔:這兩天正好是這個觀測最佳的時機,我們每天晚上都要觀測。這個鏡頭有1024個單元,每個單元都代表宇宙線到達的一個方向。

據介紹,科研團隊首次在望遠鏡中大規模使用新型矽光電管,實現了有效觀測時間的成倍增長。

總台央視記者 帥俊全:我現在就是在位於高能所的廣角切倫科夫望遠鏡實驗室,那麽在這里雖然和位於稻城的高海拔宇宙線觀測站是相距2000多公里,但是可以看到在這里的服務終端上,科研人員依然可以通過這樣的裝置,對於望遠鏡陣列的這樣的一個運行狀況進行實時的管理,而且獲取相關的實驗數據。

中國科學院高能物理研究所副研究員楊明潔:這個界面主要先看到是我們18台望遠鏡的陣列式的一個排布情況,還有每台望遠鏡實時的數據接收獲取狀態,大概是每秒鐘會接收到30~50個宇宙線事例。

在建設過程中,高海拔宇宙線觀測站利用一定規模的探測裝置,已經捕獲大量來自宇宙的信使——高能粒子,並取得了一系列重要科研成果,在銀河系內發現大量超高能宇宙加速器,並記錄到能量達1.4千萬億電子伏的伽馬光子,這是人類觀測到的最高能量光子。

中國科學院高能物理研究所研究員、拉索首席科學家曹臻:我們通過拉索觀測把它已經定位了,這些粒子從哪來的?大概是從一個0.3度的區域里頭,這樣的話就可以使得我們在找它的源的方面前進了一大步。

作為太陽系以外唯一的物質樣本,宇宙線起源是人類探索宇宙及其演化的重要途徑。雖然是面向世界科技前沿的基礎研究,但是探索宇宙線已經在人類航空航天等活動中發揮了重要作用。

在北京這個地方(海拔)90米左右,妳測量宇宙線的強度,每平方米每秒鐘大概一兩百個這樣的粒子過去,但妳到了稻城上去就是變成1000個了。如果妳進入太空,到了像我們的空間站上去,就算是給妳氧氣,如果妳沒有宇宙線的屏蔽的話,大概就幾分鐘生命就完了。將來妳要是進入到外太空,超過了太陽系,那個地方的宇宙線又是怎麽樣呢?這些問題都是我們現在要研究的內容。

曹臻介紹,針對目前已經發現的12個高能宇宙線加速器源和每個都鎖定在的0.3度天區,科研團隊將聯合中國天眼FAST、空間望遠鏡等多種觀測手段,和全球科學家一起對宇宙線起源及其機制展開深入研究。

現在正在申請在拉索陣列範圍之內,再建一個叫作切倫科夫望遠鏡的陣列,第5種探測方式,這種探測方式加上去了之後,就可以把更弱的、更多的這樣的加速器找出來,這樣就解決了我們100年都沒有解決的一個問題,就是宇宙線的起源問題。

【編輯:凌玉辉】

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