成都日報 2017年06月07日
四川省稻城縣海子山高海拔宇宙線(xiàn)觀(guān)測站建設現場(chǎng)。
4日，工人們在施工現場(chǎng)。
●正在建設的國家重大科技基礎設施——高海拔宇宙線(xiàn)觀(guān)測站（LHAASO），預計明年年底部分投入運行
● 宇宙線(xiàn)又稱(chēng)宇宙射線(xiàn),是來(lái)自宇宙的高能粒子流的總稱(chēng)，其成分包括質(zhì)子和各種原子核，還有少量的光子、中微子、電子等
●在靠近地球的太空中，每分鐘約有一個(gè)宇宙線(xiàn)穿過(guò)一枚硬幣大小的面積，人類(lèi)對這些肉眼看不見(jiàn)的“天外來(lái)客”渾然不覺(jué)
四川甘孜藏族自治州稻城縣海子山，平均海拔4110米。在散落著(zhù)數米寬巨石的曠野上，一塊有10個(gè)足球場(chǎng)大的圓形區域已經(jīng)成型，挖土機忙著(zhù)挖出3個(gè)“品”字形、深4.5米的巨型水池。
正在建設的是國家重大科技基礎設施——高海拔宇宙線(xiàn)觀(guān)測站（LHAASO），預計明年年底部分投入運行。它的主要使命，是捕獲高能的宇宙線(xiàn)并分析其來(lái)源和機理。這塊1.36平方公里的荒蕪高原，將成為人類(lèi)破解宇宙演化秘密的最先進(jìn)“探針”。
宇宙線(xiàn) 一把“鑰匙”打開(kāi)兩個(gè)世界
宇宙線(xiàn)又稱(chēng)宇宙射線(xiàn),是來(lái)自宇宙的高能粒子流的總稱(chēng)，其成分包括質(zhì)子和各種原子，還有少量的光子、中微子、電子等。在靠近地球的太空中，每分鐘約有一個(gè)宇宙線(xiàn)穿過(guò)一枚硬幣大小的面積，人類(lèi)對這些肉眼看不見(jiàn)的“天外來(lái)客”渾然不覺(jué)。
1912年，奧地利物理學(xué)家赫斯發(fā)現了宇宙線(xiàn)的存在。這些來(lái)自深空的粒子攜帶著(zhù)比可見(jiàn)光光子高幾百萬(wàn)倍的能量，為科學(xué)家們送來(lái)打開(kāi)微觀(guān)世界的“鑰匙”。
1932年, 美國物理學(xué)家安德森在宇宙線(xiàn)徑跡中首次發(fā)現了反物質(zhì)——帶正電荷的電子。此后，粒子物理學(xué)問(wèn)世，并由此產(chǎn)生了多枚諾貝爾獎牌。
宇宙線(xiàn)的精妙之處，還在于它如同一座橋梁，聯(lián)系著(zhù)微觀(guān)世界與浩渺宇宙。
“宇宙線(xiàn)的粒子傳播到地球，包含著(zhù)許多信息。人類(lèi)研究這些‘信號’,進(jìn)而對物質(zhì)的性質(zhì)展開(kāi)推斷?！备吆０斡钪婢€(xiàn)觀(guān)測站項目首席科學(xué)家、中國科學(xué)院高能物理研究所研究員曹臻說(shuō)。
“捕捉”它 中國科研團隊機遇大
一個(gè)多世紀以來(lái)，人類(lèi)宇宙線(xiàn)的探索手段可謂“上天”“入地”“下?！?。
天上——用衛星、空間站在大氣層外或大氣層頂部直接探測宇宙線(xiàn)；
地面——在世界屋脊建西藏羊八井大型地面探測裝置；
海底——在南極冰層下2400米深處安裝巨型中微子望遠鏡。
雖然探索從未間斷，但關(guān)于這些粒子的“身世”，以及什么樣的物理過(guò)程才能把它們加速到如此高的能量等問(wèn)題一直成謎。在國際物理學(xué)界列出的“21世紀11個(gè)科學(xué)問(wèn)題”中，宇宙線(xiàn)起源之謎位列第五。
“宇宙線(xiàn)起源之所以難尋找，主要是在宇宙線(xiàn)粒子成分中,絕大多數是帶電粒子?！备吆０斡钪婢€(xiàn)觀(guān)測站項目副經(jīng)理、中科院高能物理研究所研究員何會(huì )海說(shuō)，宇宙中到處都是磁場(chǎng)，帶電粒子在穿過(guò)太空時(shí)受其影響改變了方向，丟失了發(fā)源地的方向信息。
“宇宙線(xiàn)中的伽馬射線(xiàn)和中微子不帶電，在磁場(chǎng)中穿行不受磁場(chǎng)的偏轉，可以指向源的方向。此外，高能量粒子在宇宙磁場(chǎng)中的偏轉微小到可以忽略,也可以用來(lái)探尋其源頭?！焙螘?huì )海說(shuō)，在地面觀(guān)測中，伽馬射線(xiàn)、中微子、極高能粒子成為尋找宇宙線(xiàn)源的理想“信使”。
由此，也形成了當今國際三大宇宙線(xiàn)研究中心，即位于南美的極高能宇宙線(xiàn)觀(guān)測站、南極的中微子天文觀(guān)測站、歐洲的伽馬天文觀(guān)測站。
“但目前還沒(méi)有一個(gè)被證實(shí)產(chǎn)生了宇宙線(xiàn)，這正是中國科研團隊的機遇所在?！辈苷檎f(shuō)。
拉“天網(wǎng)” 中國LHAASO 創(chuàng )三個(gè)世界第一
到2021年建成后，中國高海拔宇宙線(xiàn)觀(guān)測站將成為世界范圍內的宇宙線(xiàn)研究中心之一，并占有“三個(gè)世界第一”：最高的高能伽馬射線(xiàn)探測靈敏度、最靈敏的甚高能伽馬射線(xiàn)巡天探測、最寬廣的宇宙線(xiàn)能量測量范圍。
中科院高能物理研究所副所長(cháng)羅小安說(shuō)，自1954年在云南東川落雪山建立全國首個(gè)高山宇宙線(xiàn)實(shí)驗室起，60多年來(lái)，經(jīng)過(guò)三代物理學(xué)家的不懈努力，我國已邁入國際宇宙線(xiàn)研究領(lǐng)域的“第一梯隊”。
LHAASO項目之所以選擇在甘孜稻城縣，是因為這里極佳的觀(guān)測條件：高海拔、靠近機場(chǎng)、穩定的電力和通訊條件，并擁有充足的水資源，還得到了當地的大力支持。
LHAASO總占地面積1.36平方公里，密集的探測器陣列如同在高原上拉起一張“天網(wǎng)”，對超高能伽馬射線(xiàn)具有極強的“捕捉”能力。觀(guān)測基地中心是水切倫科夫探測器陣列，由三個(gè)“品”字排列的大水池組成，每個(gè)水池里都放有探測器，用來(lái)觀(guān)察粒子“陣雨”在水中產(chǎn)生的光。
曹臻說(shuō)，通過(guò)對粒子“陣雨”的分析，反推原初宇宙線(xiàn)粒子的性質(zhì)，開(kāi)展相關(guān)物理研究。
探測陣列只需布局到一定大小就可以開(kāi)始觀(guān)測，到2018年年底，僅建成四分之一的LHAASO已經(jīng)是世界上最大的同類(lèi)宇宙線(xiàn)觀(guān)測陣列。
最新消息
