守候神秘的“宇宙信使”(深度观察)

2021-02-08 09:26:50 作者: 守候神秘的“

图①:雪后的广角切伦科夫望远镜。

图②:水切伦科夫勘探器内部的光电倍增管阵列。

图③:科研人员正在检验电磁粒子勘探器。

图④:世界线观测站拉索全景。

中科院高能所供图

新年伊始,从海子山传来好消息:观测站的水切伦科夫勘探器阵列(WCDA)悉数建成并投入科学运转。这也是拉索(英文简称LHAASO)4种类型的勘探器阵列中最早完结的一个。

说起四川稻城县海子山,大多数人想到的,是壮美的青藏高原风景:高耸入云的雪山、漫山遍野的湖泊、风情共同的高原小镇……

其实,实际中的海子山蛮荒而凄凉。那里平均海拔4410米,区内布满了大巨细小的花岗岩漂砾及形态万千的冰蚀岩盆。但这些并不阻碍它成为科学家心中罕见的世界线观测抱负站址。我国最新一代高海拔世界线观测站——拉索,就选址在这儿。

拉索是现在世界上海拔最高、规划最大、灵敏度最强的世界线观测站。从2014年开端小规划的预先研讨算起,形劫势禁科学院高能物理研讨所(以下简称高能所)的科研人员本分在这儿斗争了6个春秋。他们告别妻儿、脱离富贵的大都市,在这片人迹罕至的荒漠安营扎寨,战胜高原缺氧、高寒等困难,只为了一个方针:守候和捕捉被称为“世界信使”的高能射线,从而解开世界旁敲侧击、天体演化的隐秘。

世界线带着重要信息

奥秘的“世界信使”自身便是组成世界天体的物质成分

虽然已是寒冬时节,海子山的工地现场仍是一派繁忙现象。一辆辆挖掘机正在严重作业,头戴白色安全帽的施工人员络绎其间,有的在指挥安放设备,有的在丈量数据,还有的在调试仪器。运送物资的车辆不时开过,车一过,扬起的尘土扑面而来。

观测站的建造一直在分秒必争地推动傍边。每个星期,交到拉索项目首席科学家、形劫势禁科学院高能所研讨员曹臻手上的建造展开图文陈述,都有新的展开。一年多来,先行投入科学观测的倾斜勘探器获取数据安稳,数据量级和剖析依照也令他十分满意。“悉数都比料想傍边的还要快和洽!”

世界线是来自世界空间的高能粒子,首要由质子和多种元素的原子核组成,并包含少数电子和光子、中微子,时刻存在于接纳的星球之上。

曹臻告知记者:“世界线又被称作‘银河陨石’,或许叫做传递世界大事件的‘信使’。它们自身便是组成世界天体的物质成分,带着着世界旁敲侧击、天体演化、太阳活动及地球空间环境等重要科学信息。因而,研讨世界线及其旁敲侧击是人类探究世界的重要途径。”

1912年,奥地利科学家赫斯初次发现世界线。尔后的100多年里,与之相关的探究与研讨本分产生了6项诺贝尔奖,但人类却一直没有发现世界线的旁敲侧击。

世界线绞尽脑汁来自哪里?为何这么难以判别?

首要,捕捉高能世界线就极点不易。高能世界线的能量跨度从109到1020电子伏特,能量越高的世界线,代表着越剧烈的世界活动。可是,能量越高的世界线就越稀疏。

曹臻说:“高能粒子的数量一般跟着能量的上升急剧下降,粒子能量每上升10倍,数量就会下降1000倍,所以终究能抵达地球的高能世界线粒子少之又少。”

此外,世界线多为带电粒子,会在传达进程中被世界中无处不在的星际磁场所偏转,等抵达地球时早已失去了原初的方向信息,所以无法反推它源自何方。

虽然寻觅世界线来历困难重重,但各国科学家们从未抛弃尽力,他们想尽各种方法。

“幸亏还有一个破例。”曹臻说,“世界线中超高能量的伽马射线光子是电中性的,不会产生偏转,能直指其产生的源头。所以,只需捕获到它,就有或许寻觅到世界线来自何方。”

由于世界线能量越高就越稀疏,需求更大规划的勘探器才有或许把它“捕获”。这让科学家把目光转向高山试验。高山试验可以充沛利用大气作为勘探介质在地上上进行观测,关于超高能量的世界线观测,现在这是仅有手法。

曹臻告知记者,现在在建的拉索,归于形劫势禁第三代高山世界线试验室。

空中俯视,占地2040亩的高海拔世界线观测站犹如一枚铜钱,坐落在海子山上。观测站共有4种勘探器阵列:5195个电磁粒子勘探器、1188个缪子勘探器、3000路水切伦科夫勘探器单元,以及18台广角切伦科夫望远镜。

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