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(zhì),在地面進行觀測,探測器規(guī)??蛇h大于大氣層外的天基探測器。由于超高能量宇宙線數(shù)量稀少,采用大規(guī)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(qū)建設大型復合探測陣列LHAASO的完整構(gòu)想,是繼云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后,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,位于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年完成了這個占地面積約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(gòu)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??梢匀轿?、多變量地測量來自于高能天體的伽馬射線和宇宙線。充分利用高海拔優(yōu)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,以及能量覆蓋范圍最寬的超高能宇宙線復合式立體測量系統(tǒng)。
在關鍵核心技術(shù)領域,LHAASO項目團隊通過自主創(chuàng)新和國際合作,首次在大視場成像切倫科夫望遠鏡中大規(guī)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(tǒng)觀測模式,實現(xiàn)了有效觀測時間的成倍增長;發(fā)展了基于“小白兔”技術(shù)、適應4000米以上高海拔野外工況的大面積、多節(jié)點、高精度時鐘同步技術(shù),遠距離同步精度提升到0.2納秒,達到國際領先水平;采用了國產(chǎn)20英寸超大型光電倍增管,并將時間響應提高了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(shù)據(jù)獲取技術(shù)上取得顯著進步,發(fā)展并實現(xiàn)了“無觸發(fā)”數(shù)據(jù)獲取,對數(shù)據(jù)傳輸率高達4GB/s的宇宙線事例實現(xiàn)“零死時間”觀測;采用特殊的數(shù)據(jù)篩選技術(shù),對海量數(shù)據(jù)進行無損壓縮,實現(xiàn)從海子山到高能所的實時數(shù)據(jù)傳輸。
2019年4月,LHAASO約1/4規(guī)模的探測器投入運行;2021年7月,整體投入試運行。期間在銀河系內(nèi)發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)1千萬億電子伏伽馬輻射,挑戰(zhàn)理論極限。截至目前,基于LHAASO項目發(fā)表的期刊論文累計約215篇,會議論文約156篇。
據(jù)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(gòu)成為LHAASO的國際合作組成員單位。合作組利用LHAASO觀測數(shù)據(jù)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(yōu)勢,成為獨具特色、綜合開放的科學研究平臺。
引自中國網(wǎng)2023.5.11版 原地址:http://cn.chinagate.cn/news/2023-05/11/content_85282447.shtml