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4410米高原上 叩问宇宙线之谜

2017-11-05 10:13:35

4410米高原上 叩问宇宙线之谜

高海拔宇宙线观测站(LHAASO)设计图


4川甘孜藏族自治州稻城县海子山,平均海拔4410米。在散落着数米宽巨石的旷野上,1块有10个足球场大的圆形区域已成型,挖土机忙着挖出3个“品”字形、深4.5米的巨型水池。


正在建设的是国家重大科技基础设施——高海拔宇宙线观测站(LHAASO),预计明年年底部份投入运行。它的主要使命,是捕获高能的宇宙线并分析其来源和机理。这块1.36平方千米的荒芜高原,将成为人类破解宇宙演变秘密的最早进“探针”。


宇宙线又称宇宙射线,是来自宇宙的高能粒子流的总称,其成份包括质子和各种原子核,还有少许的光子、中微子、电子等。在靠近地球的太空中,每分钟约有1个宇宙线穿过1枚硬币大小的面积,人类对这些肉眼看不见的“天外来客”浑然不觉。


到2021年建成后,中国高海拔宇宙线观测站将成为世界范围内的宇宙线研究中心之1,并占有“3个世界第1”: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、最宽阔的宇宙线能量丈量范围。


LHAASO总占地面积1.36平方千米,密集的探测器阵列犹如在高原上拉起1张“天网”,对超高能伽马射线具有极强的“捕捉”能力。观测基地中心是水切伦科夫探测器阵列,由3个“品”字排列的大水池组成,每一个水池里都放有探测器,用来视察粒子“阵雨”在水中产生的光。


离水切伦科夫探测器阵列不远处是广角切伦科夫望远镜阵列,由12台望远镜组成。5195个电磁粒子探测器和1171个缪子探测器则整齐地排列在水切伦科夫探测器阵列周围,犹如洒在1张大饼上的芝麻,组成了地面簇射粒子阵列。


宇宙线粒子进入大气层后,犹如炮弹击中大气中的原子核,产生了许屡次级粒子,落在地面时就像粒子“阵雨”。通过对粒子“阵雨”的分析,反推原初宇宙线粒子的性质,展开相干物理研究。


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