我國高海拔宇宙線觀測站記錄到人類觀測到的最高能量光子

【查看原圖】
LHAASO傍晚。中科院高能所供圖
LHAASO傍晚。中科院高能所供圖
來源:人民網-四川頻道  2021年05月17日17:19

 

人民網成都5月17日電 (朱虹)今日,由中國科學院高能物理研究所牽頭的中國高海拔宇宙線觀測站(LHAASO)國際合作組在北京宣布,LHAASO在銀河系內發現大量超高能宇宙加速器,並記錄到1.4拍電子伏的伽馬光子(拍=千萬億),這是人類觀測到的最高能量光子,突破了人類對銀河系粒子加速的傳統認知,開啟了“超高能伽馬天文學”的時代。

該研究工作由中國科學院高能物理研究所牽頭的LHAASO國際合作組完成。這些發現於2021年5月17日發表在《Nature》(《自然》)。

據了解,高海拔宇宙線觀測站(LHAASO)尚在建設中,這次報道的成果是基於已經建成的1/2規模探測裝置,在2020年內11個月的觀測數據。

高海拔宇宙線觀測站(LHAASO)是以宇宙線觀測研究為核心的國家重大科技基礎設施,位於四川省稻城縣海拔4410米的海子山,佔地面積約1.36平方公裡,是由5195個電磁粒子探測器和1188個繆子探測器組成的一平方公裡地面簇射粒子陣列(簡稱KM2A)、78000平方米水切倫科夫探測器、18台廣角切倫科夫望遠鏡交錯排布組成的復合陣列。LHAASO採用這4種探測技術,可以全方位、多變量地測量宇宙線。

LHAASO的核心科學目標是,探索高能宇宙線起源以及相關的宇宙演化和高能天體活動,並尋找暗物質﹔廣泛搜索宇宙中尤其是銀河系內部的伽馬射線源,精確測量它們從低於1TeV(1萬億電子伏,也叫“太電子伏”)到超過1PeV(1000萬億電子伏,也叫“拍電子伏”)的寬廣能量范圍內的能譜﹔測量更高能量的彌散宇宙線的成分與能譜,揭示宇宙線加速和傳播的規律,探索新物理前沿。

LHAASO開發了遠距時鐘同步技術,確保整個陣列的每個探測器同步精度可達亞納秒水平﹔在高速前端信號數字化、高速數據傳輸、大型計算集群協助下滿足了多種觸發模式並行等尖端技術要求﹔首次大規模使用硅光電管、超大光敏面積微通道板光電倍增管等先進探測技術,大大提高了伽馬射線測量的空間分辨率,達到了更低的探測閾能,使人類在探索更深的宇宙、更高能量的射線等方面,都達到前所未有的水平。LHAASO也為開展大氣、環境、空間天氣等前沿交叉科學研究提供了重要實驗平台,並成為多邊國際合作共同開展高水平研究的科學基地。

據悉,目前,中國的宇宙線實驗研究經歷了三個階段,目前在建的LHAASO是第三代高山宇宙線實驗室。高山實驗能夠充分利用大氣作為探測介質,在地面進行觀測,探測器規模可遠大於大氣層外的天基探測器。由於超高能量宇宙線數量稀少,這是唯一的觀測手段。1954年,中國第一個高山宇宙線實驗室在海拔3180米的雲南東川落雪山建成。1989年,在海拔4300米的西藏羊八井啟動了中日合作的宇宙線實驗。2000年,啟動中意ARGO實驗。2009年,在北京香山科學會議上,曹臻研究員提出在高海拔地區建設大型復合探測陣列“高海拔宇宙線觀測站”的完整構想。LHAASO的主體工程於2017年開始建設,2019年4月完成1/4的規模建設並投入科學運行。2020年1月,LHAASO完成了1/2規模的建設並投入運行,同年12月完成3/4規模並投入運行。2021年,LHAASO陣列將全部建成,成為國際領先的超高能伽馬探測裝置,並投入長期運行,從多個方面展開宇宙線起源的探索性研究。

視頻由中科院高能所提供

分享到:
(責編:袁菡苓、高紅霞)