尋找譜系源頭：高海拔宇宙射線觀測站將探索宇宙射線的起源

2023-04-01 05:44:15 2

海子山位於中國四川省，海拔4410米，總投資12億元(1.8億美元)，正在建設中，預計2020年開工。作為世界上最大和最敏感的宇宙射線觀測平臺之一，該站將用於探索高能宇宙射線的起源。宇宙射線來自外層空間空的粒子，它們通過加速到達的能量大於最大的人造粒子加速器。此外，當由高能質子和原子核組成的宇宙射線到達大氣層時，它們將產生由光子和μ子等粒子形成的空氣體簇射。然而，自從100年前首次發現宇宙射線以來，它的起源一直是個謎。

宇宙射線簇射

LHAASO的目標是利用總面積為80000平方米的水切倫科夫探測器和12個廣角切倫科夫望遠鏡探測能量在1011018電子伏範圍內的宇宙射線。安裝在地面上的這兩個儀器將探測由帶電粒子產生的切倫科夫輻射，帶電粒子在同一介質中的傳播速度超過光速。此外，天文臺內1.3平方公裡的6000個閃爍探測器陣列將用於研究空氣體簇射中的電子和光子。

與此同時，1200個位於其正下方相同區域的地下水切倫科夫探測器將用於探測空氣體簇射中的μ子。在研究宇宙射線的起源方面，LHAASO並不孤單。南極洲的冰立方中微子天文臺正在觀測高能中微子，而阿根廷的皮埃爾·奧格天文臺正在觀測超過1018電子伏特的宇宙射線。中國科學院高能物理研究所所長王認為，LHAASO將補充現有探測器，提供更全面的宇宙線天空圖像。

面臨的挑戰

作為高能物理研究所的研究員和LHAASO的首席科學家，曹真認為這個項目的建設並不容易，尤其是水切倫科夫探測器的安裝尤為困難。義大利國家核物理研究所(INFN)前副主席貝尼代託·德·埃託雷·皮亞佐利參加了中國-義大利宇宙線研究合作項目。他非常同意這一觀點，並強調所有探測器類型的組合將非常困難，因為數以千計的不同類型的探測器的部署、調試和操作是前所未有的。然而，他也相信該項目將在宇宙射線研究中發揮重要作用。他認為這是因為LHAASO有大量不同類型的探測器，我們可以從一個大的能譜範圍觀察宇宙射線和光子。此外，LHAASO還將提供細節和相關的統計信息，以解釋銀河系向系統外的移動。

作為一個國際合作項目，LHAASO包括來自中國、法國、義大利、俄羅斯、瑞士和泰國的科學家。高空宇宙線觀測站於2008年首次提出，並於2015年獲得國家發展和改革委員會批准。該項目位於海子山，海拔高，交通便利。距離海子山十公裡的地方是世界上最高的機場——亞丁機場。更遠的地方，距離海子山約50公裡的地方是島城LHAASO團隊的總部。

相關知識

大型高空陣雨觀測站(簡稱LHAASO)是一個宇宙射線觀測站，位於中華人民共和國四川省道城縣。這是「十二五」期間啟動的國家重大科技基礎設施項目。它由一個電磁粒子探測器陣列、一個前噴管探測器陣列、一個水切倫科夫探測器陣列(WCDA)、一個廣角切倫科夫望遠鏡陣列等組成。首席科學家是中國科學院高能物理研究所的研究員曹真。