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高海拔宇宙线观测站天府宇宙线研究中心在成都成立《资讯》

发布时间:2020-08-17 12:03:14 阅读: 来源:茶盘厂家

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4月26日,高海拔宇宙线观测站(LHAASO)科学观测启动暨天府宇宙线研究中心成立揭牌仪式在四川成都举行。高海拔宇宙线观测站(LHAASO)是世界上海拔最高、规模最大、灵敏度最强的宇宙射线探测装置。高海拔宇宙线观测站位于中国四川省稻城县海子山。2016年7月开始基础设施建设。2018年6月19日,高海拔宇宙线观测站正式开工。

仪式上,LHAASO首席科学家、工程经理曹臻宣布LHAASO科学观测正式启动;中国科学院高能物理研究所党委副书记、副所长罗小安宣布天府宇宙线研究中心成立,并与四川省政协副主席、中科院成都分院院长张雨东为研究中心揭牌。

LHAASO是我国“十二五”期间立项建设的国家重大科技基础设施,由电磁粒子探测器(ED)阵列、缪子探测器(MD)阵列、水切伦科夫探测器阵列(WCDA)、广角切伦科夫望远镜阵列(WFCTA)等组成。其主要科学目标为探索高能宇宙线起源,开展相关的宇宙演化、高能天体演化和暗物质的研究。按照设计,装置正式运行后将在1000亿到50万亿电子伏特的能区开展伽马射线源巡天普查,在50万亿到1拍电子伏特以上的能区对伽马射线能谱进行精确测量,二者均将达到1%蟹状星云流强的高灵敏度,并对50万亿到1000拍电子伏特的宇宙线能谱进行精确测量。整体工程计划于2021年全部建成。

LHAASO项目主体工程于2017年6月在海拔4410米的四川省稻城县海子山启动,经过近2年的建设,观测阵列已经具有一定规模。该项目采用边建设边运行的模式,此次投入科学观测的探测器包括由1800个探测器组成的、灵敏面积达22500平方米的一号水切伦科夫探测器阵列,两台广角切伦科夫望远镜,180台电磁粒子探测器和80个缪子探测器。

水切伦科夫探测器阵列是LHAASO观测阵列的主要科学设施,每天都能够对60%以上的天区进行一次扫描,不受日、月、星光及天气条件的影响,实现全天候的观测,每年将探测到5万亿个宇宙线事例,获取4PB以上的观测数据。本次投入观测的一号阵列,其巡天灵敏度比目前国际上最高灵敏度的同类装置高出30%,可在伽马暴高能辐射探测、银河系外耀变源探测与观测、银河系内伽马射线源的深度观测等方面与国际同类实验展开合作研究。

近年来,国际上兴起了多波段、多信使的天文观测浪潮,进入多观测站点、多观测手段联合观测时代,并获得丰硕成果。LHAASO首批探测器投入科学观测倍受国内外专家关注,4月27日,多名相关领域专家学者赴观测站现场考察,围绕LHAASO第一阶段科学观测目标进行深入探讨,推动国际各类大型天文观测实验合作研究。

活动由成都分院分党组书记、常务副院长王学定主持。中科院条件保障与财务局、成都分院、高能物理研究所,科技部基础研究司,四川省发展改革委、省科技厅、成都市科技局、天府新区成都管委会等有关负责人,以及来自中国、美国、日本、德国、法国、意大利、俄罗斯、瑞士等国的科学家参加活动。

高海拔宇宙线观测站的核心科学目标是探索高能宇宙线起源并开展相关的高能辐射、天体演化甚至于暗物质分布等基础科学的研究。具体科学目标如下:

⑴ 探索高能宇宙线起源。通过精确测量高能伽马源宽范围能谱,研究高能辐射源粒子的特征,探寻银河系内重子加速器存在的证据,在发现宇宙线源方面取得零的突破;精确测量宇宙线能谱和成分,研究宇宙线加速和传播机制。

⑵ 开展全天区伽马源扫描搜索,大量发现新伽马源,特别是河外源,积累各种源的统计样本,探索其高能辐射机制,包括产生强烈时变现象的机制,研究以超大质量黑洞为中心的活动星系核的演化规律,捕捉宇宙中的高能伽马暴事例,探索其爆发机制。

⑶ 探寻暗物质、量子引力或洛仑兹不变性破坏等新物理现象,发现新规律。

瞄准上述科学目标,观测站的建设目标为建成具有如下设计指标的伽马射线和宇宙线探测装置:对2TeV的伽马射线源,年灵敏度达到<1.3%蟹状星云流强;对50TeV的伽马射线源,年灵敏度也达到<1.2%蟹状星云流强;对100TeV的宇宙线,有效孔径>4,000msr。其探测器阵列设计为四个部分:

(1)电磁粒子探测器阵列;

(2)缪子探测器阵列;

(3)水切伦科夫探测器阵列;

(4) 广角切伦科夫望远镜阵列。

针对探测器的特点和需求,开发了远距时钟在亚纳秒精度上的同步技术,并把它应用于散布在方圆1.36平方公里范围上的电子学系统,同时还实现高计数率条件下的前端信号数字化、数据传输、计算集群协助下的软件事例触发判选、以及海量数据条件下的实时在线处理等高难技术要求。

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