在平均海拔4410米的四川省稻城縣海子山上，一座巨型探測器陣列占據(jù)了約1.36平方公里的土地，它聚焦來自宇宙的射線與地球大氣碰撞引發(fā)的粒子衰變“陣雨”，將幫助科學(xué)家解密神秘的宇宙射線。5月10日，國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施高海拔宇宙線觀測站（LHAASO，拉索）順利通過國家驗收。
LHAASO夜景
當一束來自宇宙中的超高能光子射向地球，遭遇地球大氣時，便會和大氣中的原子核撞擊，化為一陣簇射粒子形成的“陣雨”。不過，這個過程僅會持續(xù)幾十納秒，難以被察覺。
“拉索”則包括了由5216個電磁粒子探測器和1188個繆子探測器構(gòu)成的1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。這個“大家伙”能大范圍搜集大氣簇射后產(chǎn)生的次級粒子信息，反推出“陣雨”的源頭——超高能粒子的性質(zhì)，全方位、多變量地測量來自于高能天體的伽馬射線和宇宙線。
LHAASO航拍圖（2022年攝）
“在宇宙射線觀測實驗中，高山實驗是一把利器。它能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)模可遠大于大氣層外的天基探測器?！薄袄鳌笔紫茖W(xué)家、中國科學(xué)院高能物理研究所研究員曹臻介紹，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。借助“世界屋脊”的高海拔優(yōu)勢，“拉索”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(fù)合式立體測量系統(tǒng)。
在建設(shè)過程中，“拉索”實現(xiàn)了多項核心技術(shù)攻關(guān)。在大視場成像切倫科夫望遠鏡中首次大規(guī)模使用新型硅光電管，讓此類望遠鏡在月夜觀測成為可能，讓有效觀測時間的成倍增長。讓大面積、多節(jié)點、高精度時鐘同步技術(shù)適應(yīng)高海拔野外環(huán)境，將遠距離同步精度提升到0.2納秒，達到國際領(lǐng)先水平。設(shè)備觀測閾能從3000億電子伏降低到700億電子伏，觀測能力大大擴展。
投入運行的“拉索”，將成為世界上重要的粒子天體物理支柱性實驗之一，使我國在高能伽馬射線天文領(lǐng)域的研究達到國際領(lǐng)先水平。它將對當今最重要的科學(xué)前沿課題——高能宇宙線起源問題發(fā)起沖擊。
在初步運行期間，“拉索”就已經(jīng)基于其超高的探測靈敏度，取得了多項突破性重大科學(xué)成果。曹臻介紹，“拉索”已在銀河系內(nèi)發(fā)現(xiàn)了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(xué)”時代。此外，其還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。
目前，已有28個天體物理研究機構(gòu)成為“拉索”的國際合作組成員單位，合作開展粒子天體物理研究，以及宇宙學(xué)、天文學(xué)、粒子物理學(xué)等眾多領(lǐng)域基礎(chǔ)研究。后續(xù)，“拉索”還將依托設(shè)施開展觀測與理論研究，并面向國內(nèi)外全面開放共享。中科院高能所表示，“拉索”將成為以我國為主、多國參與的國際宇宙線研究中心，借助高海拔伽馬天文、宇宙線的觀測優(yōu)勢，成為獨具特色、綜合開放的科學(xué)研究平臺。
“拉索”是以宇宙線觀測研究為核心的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，由國家發(fā)改委批復(fù)立項，項目由中國科學(xué)院和四川省人民政府共建，由中國科學(xué)院成都分院與中國科學(xué)院高能物理研究所承擔建設(shè)，建設(shè)周期4年。
驗收委員會認為，“拉索”各項指標達到或優(yōu)于批復(fù)的驗收指標。“拉索”的1/4規(guī)模探測裝置于2019年4月投入試運行，全規(guī)模探測裝置于2021年7月投入試運行，整體性能可靠，具備長期穩(wěn)定的科學(xué)運行能力?！袄鳌钡慕ǔ蛇\行，將使之成為目前國際粒子天體物理三大實驗設(shè)施之一，對促進該領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大原創(chuàng)突破、帶動前沿交叉相關(guān)學(xué)科發(fā)展和國際合作具有重要意義。驗收委員會同意該項目通過國家驗收。
引自北京日報2023.5.10版 原地址：https://bj.bjd.com.cn/5b165687a010550e5ddc0e6a/contentShare/5b16573ae4b02a9fe2d558f9/AP645ba6cce4b0017157a5bc92.html
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