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幸运28:“慧眼”追寻宇宙演化之源

“慧眼”追寻宇宙演化之源

  人类追寻宇宙演化之源即将有新“慧眼”。记者6月5日从中国科学院获悉,“十二五”期间启动的国家重大科技基础设施项目——高海拔宇宙线观测站 (简称LHAASO) 目前已完成配套工程,主体工程即将开工。4年后,该设施将在海拔4410米的四川幸运28稻城县海子山上,不断捕捉宇宙线的踪影,为科学家探索宇宙线及其起源提供重要样本。

  宇宙线是来自宇宙空间的高能粒子,它时时刻刻存在于我们生活的星球上。“作为太阳系以外唯一的物质样本,宇宙线及其起源是人类探索宇宙及其演化的重要途径。”LHAASO项目首席科学家、项目经理、中科院高能物理研究所研究员曹臻说,在1912年宇宙线被发现之后的100年间,与之相关的探索与研究已经产生了数个诺贝尔奖,但人类却始终没有发现宇宙线的起源,从而使宇宙线起源问题成为自然科学在21世纪所面临的若干基本问题之一。

  LHAASO正是瞄准这一重大科学难题而提出的。最近20年,在探索宇宙线起源方面,已形成了伽马天文学实验、南极中微子实幸运28验以及多国合作的巨型机高能宇宙线实验三个支柱性研究分支。其中,伽马天文学实验尤为成熟,已经发现了180多个宇宙线源天体,其中孕育着重大科学突破的机遇。曹臻说,该领域的国际竞争十分激烈,美国、欧洲都在着手对现有实验装备进行升级换代,以抢占这一领域的制高点。

  “高能宇宙线的能量跨度从109到1020电子伏特,宇宙线能量越高,所代表的宇宙活动就越剧烈,但数量越稀少。”LHAASO项目副经理、中科院高能物理所研究员何会海说,这就需要大规模的探测器才有可能将它“抓住”。

  LHAASO项目由观测基地和测控基地组成,占地总面积逾2000亩。其中建设站址位于四川稻城海子山,项目整体建设周期为4年,投资约9亿元人民币,投入运行后科学寿命在20年以上。

  曹瑧说,LHAASO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、天体演化以及暗物质分布等基础科学的研究。建成后,它将开展全天区伽马源扫描搜索,以及探寻暗物质、量子引力或洛伦兹不变性破坏等新物理现象。

  此前中国已与日本、意大利等国长期合作,利用位于青藏高原的“羊八井宇宙线观测站”,获得了研发第一代、第二代伽马射线巡天望远镜的成功经验。

  “在综合条件更优越的站址建设高海拔宇宙线观测站,采用多种探测手段实现复合精确的测量,大幅提高灵敏度,覆盖更宽广的能谱。”曹瑧说,LHAASO将建成有多国参与合作研究的国际高海拔宇宙线研究中心,与国际上现有的其他宇宙线研究中心形成互补。

  (原载于《文汇报》 2017-06-06 01版)