中國高海拔宇宙線觀測站主體工程即將動工

畫家筆下的高海拔宇宙線觀測站
中國高海拔宇宙線觀測站 (Large High Altitude Air Shower Observatory,簡稱 LHAASO) 目前已完成配套工程,主體工程即將開工。 四年後,該設施將在海拔4,410米的四川稻城縣海子山上,不斷捕捉宇宙線的踪影,為科學家探索宇宙線及其起源提供重要樣本。

宇宙線是來自宇宙空間的高能粒子,它時時刻刻存在於我們生活的星球上。 LHAASO項目首席科學家、項目經理、中科院高能物理研究所研究員曹臻指出,作為太陽系以外唯一的物質樣本,宇宙線及其起源是人類探索宇宙及其演化的重要途徑。在1912年發現宇宙線之後的一百年間,與之相關的探索與研究已經產生了數個諾貝爾獎,但人類卻始終沒有發現宇宙線的起源,從而使宇宙線起源問題成為自然科學在21世紀所面臨的若干基本問題之一。

LHAASO正是瞄準這一重大科學難題而提出的。最近二十年,在探索宇宙線起源方面,已形成了伽馬天文學實驗、南極中微子實驗以及多國合作的巨型機高能宇宙線實驗三個支柱性研究分支。其中,伽馬天文學實驗尤為成熟,已經發現了一百八十多個宇宙線源天體,其中孕育著重大科學突破的機遇。曹臻說,該領域的國際競爭十分激烈,美國、歐洲都在著手對現有實驗裝備進行升級換代,以搶佔這一領域的學術成就。

高能宇宙線的能量跨度從109到1020電子伏特,宇宙線能量越高,所代表的宇宙活動就越劇烈,但數量越稀少。LHAASO項目副經理、中科院高能物理所研究員何會海說,這就需要大規模的探測器才有可能將它抓住。

LHAASO項目由觀測基地和測控基地組成,佔地總面積逾二千畝。其中建設站址位於四川稻城海子山,項目整體建設週期為四年,投資約九億元人民幣,投入運行後科學壽命在二十年以上。

曹瑧說,LHAASO的核心科學目標是探索高能宇宙線起源,並開展相關的高能輻射、天體演化以及暗物質分佈等基礎科學的研究。建成後,它將開展全天區伽馬源掃描搜索,以及探尋暗物質、量子引力或洛倫茲不變性破壞等新物理現象。

此前中國已與日本、意大利等國長期合作,利用位於青藏高原的羊八井宇宙線觀測站,獲得了研發第一代、第二代伽馬射線巡天望遠鏡的成功經驗。

在綜合條件更優越的站址建設高海拔宇宙線觀測站,採用多種探測手段實現複合精確的測量,大幅提高靈敏度,覆蓋更寬廣的能譜。曹瑧說,LHAASO將建成有多國參與合作研究的國際高海拔宇宙線研究中心,與國際上現有的其他宇宙線研究中心形成互補。

【圖:中國科學院高能物理研究所;文:節錄自科學網頁;新聞訊息由林景明提供】

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