甘孜日報(bào) 2020年06月08日
在稻城,還有一個(gè)正在建設(shè)的高海拔宇宙線觀測站
除了在稻城開建的子午工程外,在距稻城亞丁機(jī)場十余公里外的海子山,一塊約數(shù)十個(gè)足球場面積大小的區(qū)域已成型,挖掘機(jī)、裝載機(jī)往來其間——國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目高海拔宇宙線觀測站(LHAASO)觀測基地,正在緊鑼密鼓地建設(shè)中。
宇宙線,攜帶著宇宙起源、天體演化和太陽活動等宇觀信息,是一種寶貴的科學(xué)資源。它的“出生地”是哪里,為什么帶著這么高的能量,人類能不能解開這個(gè)困擾百年的“世紀(jì)之謎”?來聽聽這群“追信號的人”,揭秘宇宙線探索的“十八般兵器”。
“天外來客”出生地在哪里?
宇宙線又稱宇宙射線,是來自宇宙空間的高能粒子流。“天文學(xué)的傳統(tǒng)研究手段大多是電磁波,但宇宙線是人類目前能夠從宇宙深處獲得的唯一物質(zhì)樣本?!盠HAASO項(xiàng)目首席科學(xué)家、中科院高能物理研究所研究員曹臻說。
宇宙線是組成物質(zhì)本身的粒子直接傳播到地球,包含著許多電磁波無法傳遞的信息,被形象地稱為“宇宙隕石”。1912年被發(fā)現(xiàn)后,與之相關(guān)的研究已經(jīng)獲得數(shù)個(gè)諾貝爾獎,但迄今為止人類仍未發(fā)現(xiàn)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(xiàn),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(nèi)的宇宙線。他舉例說,宇宙線是穿越歷史的“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(qiáng)時(shí)白天可見;1000多年后,科學(xué)家們?nèi)栽谘芯窟@顆超新星遺跡中快速移動的粒子會不會是宇宙線的前身,解答“來自宋朝的問候”。
曹臻說,利用目前的加速能量,已發(fā)現(xiàn)了描述世界物質(zhì)構(gòu)成的“標(biāo)準(zhǔn)模型”中所有的基本粒子,包括新近發(fā)現(xiàn)的“上帝粒子”。如果想看到更多的物理現(xiàn)象,就必須依賴更高的加速辦法。探索高能宇宙線的起源是一個(gè)可能獲得突破的方向。
觀測的“十八般兵器”有哪些?
這一肉眼看不見的“天外來客”,如何精準(zhǔn)捕捉?“宇宙線的研究非常困難。宇宙線是帶電粒子,碰到宇宙中無處不在的磁場就會偏轉(zhuǎn)?!蓖跸橛裾f。
俄羅斯高能天體物理學(xué)家詹·阿里所采用的方法,是通過置放于貝加爾湖下1300米的多個(gè)探測器,接收宇宙線中微子信號??茖W(xué)家駕車在冰層上打洞,用錨鏈將探測器墜到湖里,布置在750米至1300米深處;探測到的信號會通過電纜傳到位于水下30米左右的匯集器,再經(jīng)過湖底電纜傳輸?shù)?公里遠(yuǎn)的岸邊數(shù)據(jù)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天文臺,每24小時(shí)能看到2/3的天空?!?0萬年前,名為‘Geminga’的中子星爆炸后形成了脈沖星,其粒子流還在來訪?!?/span>
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(yuǎn)鏡觀測,目前可以觀測200多個(gè)高能伽馬射線源。
LHAASO會帶來什么期待?
2016年7月,LHAASO項(xiàng)目在稻城縣海拔4410米的海子山開始基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),預(yù)計(jì)5年內(nèi)建成?!案吆0斡钪婢€觀測站項(xiàng)目集合了三個(gè)世界之最?!表?xiàng)目硬件總負(fù)責(zé)人何會海說,一是在1萬億電子伏特附近的甚高能伽馬射線巡天探測方面,靈敏度世界第一;二是100萬億電子伏特附近的高能伽馬射線探測方面,靈敏度世界第一;三是三類探測器復(fù)合,覆蓋的宇宙線能量測量范圍世界最廣。
目前宇宙線最高能量的粒子,已經(jīng)被著眼于極高能量的FLYSEYE、AUGER等實(shí)驗(yàn)所觀測到。而LHAASO的目標(biāo),是希望通過更高標(biāo)準(zhǔn)的探測器主體,尋找從未被接收到的“最高能量光子”,向宇宙線起源這一終極命題發(fā)起挑戰(zhàn)。據(jù)新華社
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