甘孜日報 2020年06月08日
在稻城，還有一個(gè)正在建設的高海拔宇宙線(xiàn)觀(guān)測站
除了在稻城開(kāi)建的子午工程外，在距稻城亞丁機場(chǎng)十余公里外的海子山，一塊約數十個(gè)足球場(chǎng)面積大小的區域已成型，挖掘機、裝載機往來(lái)其間——國家重大科技基礎設施項目高海拔宇宙線(xiàn)觀(guān)測站（LHAASO）觀(guān)測基地，正在緊鑼密鼓地建設中。
宇宙線(xiàn)，攜帶著(zhù)宇宙起源、天體演化和太陽(yáng)活動(dòng)等宇觀(guān)信息，是一種寶貴的科學(xué)資源。它的“出生地”是哪里，為什么帶著(zhù)這么高的能量，人類(lèi)能不能解開(kāi)這個(gè)困擾百年的“世紀之謎”？來(lái)聽(tīng)聽(tīng)這群“追信號的人”，揭秘宇宙線(xiàn)探索的“十八般兵器”。
“天外來(lái)客”出生地在哪里？
宇宙線(xiàn)又稱(chēng)宇宙射線(xiàn)，是來(lái)自宇宙空間的高能粒子流。“天文學(xué)的傳統研究手段大多是電磁波，但宇宙線(xiàn)是人類(lèi)目前能夠從宇宙深處獲得的唯一物質(zhì)樣本。”LHAASO項目首席科學(xué)家、中科院高能物理研究所研究員曹臻說(shuō)。
宇宙線(xiàn)是組成物質(zhì)本身的粒子直接傳播到地球，包含著(zhù)許多電磁波無(wú)法傳遞的信息，被形象地稱(chēng)為“宇宙隕石”。1912年被發(fā)現后，與之相關(guān)的研究已經(jīng)獲得數個(gè)諾貝爾獎，但迄今為止人類(lèi)仍未發(fā)現其起源。
南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院教授王祥玉介紹，科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現，超新星遺跡、星暴星系、銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞等，都具有產(chǎn)生宇宙線(xiàn)的條件，但究竟哪一個(gè)是其“出生地”還不得而知。
上海天文臺研究員王仲翔一直在研究銀河系內的宇宙線(xiàn)。他舉例說(shuō)，宇宙線(xiàn)是穿越歷史的“信使”。公元1006年宋朝期間，曾有一顆超新星閃耀天空，亮度最強時(shí)白天可見(jiàn)；1000多年后，科學(xué)家們仍在研究這顆超新星遺跡中快速移動(dòng)的粒子會(huì )不會(huì )是宇宙線(xiàn)的前身，解答“來(lái)自宋朝的問(wèn)候”。
曹臻說(shuō)，利用目前的加速能量，已發(fā)現了描述世界物質(zhì)構成的“標準模型”中所有的基本粒子，包括新近發(fā)現的“上帝粒子”。如果想看到更多的物理現象，就必須依賴(lài)更高的加速辦法。探索高能宇宙線(xiàn)的起源是一個(gè)可能獲得突破的方向。
觀(guān)測的“十八般兵器”有哪些？
這一肉眼看不見(jiàn)的“天外來(lái)客”，如何精準捕捉？“宇宙線(xiàn)的研究非常困難。宇宙線(xiàn)是帶電粒子，碰到宇宙中無(wú)處不在的磁場(chǎng)就會(huì )偏轉。”王祥玉說(shuō)。
俄羅斯高能天體物理學(xué)家詹·阿里所采用的方法，是通過(guò)置放于貝加爾湖下1300米的多個(gè)探測器，接收宇宙線(xiàn)中微子信號。科學(xué)家駕車(chē)在冰層上打洞，用錨鏈將探測器墜到湖里，布置在750米至1300米深處；探測到的信號會(huì )通過(guò)電纜傳到位于水下30米左右的匯集器，再經(jīng)過(guò)湖底電纜傳輸到3公里遠的岸邊數據中心。
美國高能天體物理學(xué)家韋恩·施普林格則是將300大桶左右的水置放在北美第三高山海拔4100米的山坡上，形成高海拔水基切倫科夫伽馬射線(xiàn)天文臺，每24小時(shí)能看到2/3的天空。“30萬(wàn)年前，名為‘Geminga’的中子星爆炸后形成了脈沖星，其粒子流還在來(lái)訪(fǎng)。”
日本東京大學(xué)教授政廣手嶋是在位于海拔2200米的西班牙拉帕爾瑪島，利用兩架名為“魔術(shù)”的切倫科夫望遠鏡觀(guān)測，目前可以觀(guān)測200多個(gè)高能伽馬射線(xiàn)源。
LHAASO會(huì )帶來(lái)什么期待？
2016年7月，LHAASO項目在稻城縣海拔4410米的海子山開(kāi)始基礎設施建設，預計5年內建成。“高海拔宇宙線(xiàn)觀(guān)測站項目集合了三個(gè)世界之最。”項目硬件總負責人何會(huì )海說(shuō)，一是在1萬(wàn)億電子伏特附近的甚高能伽馬射線(xiàn)巡天探測方面，靈敏度世界第一；二是100萬(wàn)億電子伏特附近的高能伽馬射線(xiàn)探測方面，靈敏度世界第一；三是三類(lèi)探測器復合，覆蓋的宇宙線(xiàn)能量測量范圍世界最廣。
目前宇宙線(xiàn)最高能量的粒子，已經(jīng)被著(zhù)眼于極高能量的FLYSEYE、AUGER等實(shí)驗所觀(guān)測到。而LHAASO的目標，是希望通過(guò)更高標準的探測器主體，尋找從未被接收到的“最高能量光子”，向宇宙線(xiàn)起源這一終極命題發(fā)起挑戰。據新華社
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