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“寻天利器”——高海拔宇宙线观测站——在川国家重大科技基础设施巡展之二
发布日期:2021-02-01 信息来源:创新与高技术发展处(全面创新改革综合处) 浏览量: 字体: 分享到:

   202112日,海拔4410米的四川稻城海子山,经过两年半的建设,高海拔宇宙线观测站(简称:LHAASO)项目迎来重要节点。水切伦科夫探测器阵列(WCDA)全部建成,全阵列投入科学运行。这是高海拔宇宙线观测站四大探测器阵列中率先建成的阵列。


高海拔宇宙线观测站航拍



视频:高海拔宇宙线观测站宣传视频


高海拔宇宙线观测站是国家“十二五”优先启动的16个重大科技基础设施之一,其主要科学目标是探索高能宇宙线起源以及相关的宇宙演化、高能天体演化和暗物质的研究。项目建设地点位于海拔4410米的四川省甘孜州稻城县海子山,由中科院与四川省政府共建,中科院成都分院和中科院高能物理研究所具体承建。


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高海拔宇宙线观测站示意图


宇宙线:是指来自宇宙空间的高能射线,主要是高能光子(也称伽马射线)、质子和其它各种稳定的原子核,这些进入地球大气层的高能宇宙线原初粒子,会与空气中的原子核相碰撞,从而产生大量次级粒子。通过详细测量这些次级粒子数据信息,就可以追溯出高能宇宙线粒子的特征,再追溯到高能宇宙线粒子的“源”,从而研究高能宇宙线的产生机制。

原初宇宙线到达地球的大气层中,产生大量次级粒子


  LHAASO是由1188个缪子探测器(MD)、5195个电磁粒子探测器(ED)、8000平方米水切伦科夫探测器阵列(WCDA)、18台广角切伦科夫望远镜(WFCTA)交错排布组成的复合阵列,占地面积约1.36平方公里,能实现覆盖7个数量级的测量范围,进而多参数、分能段,精确测量宇宙线成份能谱。建成后将在三大领域位居世界第一:1万亿电子伏特附近的甚高能伽马射线巡天探测灵敏度世界第一、100万亿电子伏特附近高能伽马射线探测灵敏度世界第一、探测器复合覆盖的宇宙线能量测量范围世界第一。

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缪子探测器、电磁粒子探测器、水切伦科夫探测器、广角切伦科夫望远镜4种阵列组成复合阵列


缪子探测器(MD)阵列: 主要用于探测次级粒子中的缪子,进而对原初粒子中的强子成份予以判别断。整个阵列建设完成之后,将成为世界面积最大的取样型地下探测缪子阵列。


缪子探测器(MD)内部结构图


电磁粒子探测器(ED)阵列:主要用于测量次级电磁粒子,进而实现对宇宙线方向、芯位、能量与原初成分的重建。


电磁粒子探测器(ED)内部结构图


水切伦科夫探测器阵列(WCDA):主要用于观测次级粒子在水中产生的切伦科夫光,进而实现对中低能段宇宙线方向、能量等参数的重建,是世界上灵敏度最高的伽马巡天探测阵列。


水切伦科夫探测器阵列(WCDA)内部结构图


广角切伦科夫望远镜阵列(WFCTA):主要用于测量次级粒子在大气中产生的切伦科夫光或荧光,进而实现对高能段(能量可为水切伦科夫探测器观测宇宙线能量的10万倍)宇宙线方向、能量等参数的重建。


广角切伦科夫望远镜


  高海拔宇宙线观测站将与现有国际三大宇宙线研究中心(位于南美的3000平方公里极高能宇宙线实验AUGER,位于南极的立方公里中微子实验ICECUBE,欧洲的伽马天文定点观测装置CTA)形成互补,在提高伽马射线测量的空间分辨率、多手段向低阈能延伸、扩展对极高能宇宙线观测能力等方面形成多方国际合作,成为有多国参与合作研究的国际高海拔宇宙线研究中心。

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