甘孜日報 2017年06月09日
——寫(xiě)在世界規模最大的高海拔宇宙線(xiàn)觀(guān)測站開(kāi)建之際
俯瞰在建的高海拔宇宙線(xiàn)觀(guān)測站。
在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)，工人們在施工。
新華社記者 金立旺 攝
【新聞背景】
我國最新天文大科學(xué)裝置——高海拔宇宙線(xiàn)觀(guān)測站（LHAASO，音譯為“拉鎖”）項目于2016年7月在海拔4410米的稻城縣海子山開(kāi)始基礎設施建設。項目由國家發(fā)改委于2015年12月31日批準立項，預算12億元，預計5年內建成。建成后，有望向宇宙線(xiàn)起源這一世紀之謎發(fā)起沖擊。目前LHAASO項目集合了國內20多個(gè)科研院校的百余名科學(xué)家，法國、意大利、瑞典等國也擬加入該項目國際合作組。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。
科學(xué)選址 反復比選7年 花落稻城海子山
站在稻城海子山，極目遠眺，天地無(wú)止無(wú)境，景象壯觀(guān)，憾人心魄。它是一片山的海，石的海，生命的海，等待著(zhù)人類(lèi)去探索的一片未知之海。
據高海拔宇宙線(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介紹，該宇宙射線(xiàn)探測裝置項目的預先研究從2008年開(kāi)始，科研人員在我國高海拔地區進(jìn)行了廣泛選址，最終于2014年選定稻城海子山?！坝钪婢€(xiàn)的粒子進(jìn)入大氣層后會(huì )被大氣吸收。因此海拔越高，空氣越稀薄，探測器就能捕獲到更多的目標粒子。也能獲取更準確的數據?！辈苷楦嬖V記者，除了海拔因素外，科學(xué)家的身體可承受的海拔高度，也是選址的考慮因素。因此海拔4000米是最合適的高度。而世界上，擁有4000米以上、適合建設高海拔觀(guān)測站點(diǎn)的地方，只有南美洲的安第斯山脈和我國的青藏高原。而稻城的海子山就位于青藏高原之上。除了海拔因素，當地的交通、電力、通訊、水資源也是考慮因素。7年間，專(zhuān)家們對西藏、云南、四川、青海四個(gè)省的幾十個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行了詳細的評估，最終選擇了四川稻城的海子山?！暗境歉吆０?，又有機場(chǎng)和穩定的電力、通訊條件，水資源充足，因此是最為優(yōu)越的站址?！睋私?，海子山距稻城亞丁機場(chǎng)僅10公里，平均海拔高度為4110米。目前，探測器的自主研制也已經(jīng)完成，并在西藏羊八井開(kāi)展了小規模試驗。目前，國際上能夠與海子山觀(guān)測站比肩的探究宇宙線(xiàn)大型科學(xué)裝置，只有阿根廷極高能宇宙線(xiàn)觀(guān)測站、南極中微子天文臺和智利契倫科夫望遠鏡陣列。海子山觀(guān)測站的優(yōu)勢集中在寬視場(chǎng)的全天普查和高能區的精確測量。
宇宙線(xiàn)是來(lái)自宇宙空間的高能粒子，“是人類(lèi)目前能夠從宇宙深處獲得的唯一物質(zhì)樣本，宇宙線(xiàn)作為我們與浩瀚星空溝通的‘信使’?！庇钪婢€(xiàn)及其起源是人類(lèi)探索宇宙及其演化的重要途徑，自1912年宇宙線(xiàn)被發(fā)現以來(lái)，與之相關(guān)的研究已經(jīng)獲得了數枚諾貝爾獎牌，但人類(lèi)始終沒(méi)有發(fā)現宇宙線(xiàn)的起源，這成為困擾人類(lèi)的“世紀之謎”，在21世紀重大科學(xué)問(wèn)題中位列第五。LHAASO項目正是瞄準宇宙線(xiàn)起源這一重大科學(xué)難題而提出的。曹臻介紹，LHAASO探測陣列由3個(gè)主要的部分組成：首先是一個(gè)深5米、占地8萬(wàn)平方米的水池，這個(gè)完全密封、一片漆黑、面積有兩個(gè)半北京“水立方”大小的水池，布滿(mǎn)3000個(gè)左右的測量單元，能夠收集到非常遙遠的星體。第二部分是一個(gè)約1平方公里的復合地面陣列，約5200個(gè)閃爍體探測器按邊長(cháng)15米的正三角形點(diǎn)陣來(lái)排布，同時(shí)在2.5米的地下每隔30米布設約1200個(gè)繆子探測器，用于探測能量稍高的宇宙線(xiàn)伽馬光子。第三類(lèi)裝置由12個(gè)望遠鏡系統組成，用于能量更高的宇宙線(xiàn)能譜高精度測量。這三類(lèi)探測器彼此聯(lián)動(dòng)，組成巨大的復合探測裝置。
項目負責人李昆鵬透露，這些裝置修建好后，將埋在地下，地面上將被恢復成原樣。不會(huì )破壞海子山的自然景觀(guān)，還有望形成集科考、旅游等于一體的景點(diǎn)。
這是世界上海拔最高、規模最大、靈敏度最強的宇宙射線(xiàn)探測裝置?？茖W(xué)家希望借此捕獲來(lái)自遙遠深空的神秘粒子，取得一系列研究成果，比如，“如果最終找到宇宙線(xiàn)的起源位置，或許就會(huì )知道宇宙究竟從何而來(lái)?！?/span>
建復合探測器陣列 四川望遠鏡打開(kāi)“宇宙之眼”
“LHAASO項目如同一道在海拔4400米以上拉起的恢恢天網(wǎng)，將成為全球覆蓋能量范圍最大的宇宙線(xiàn)探測設備，隨時(shí)等待捕捉落入地球的新秘密?！辈苷檎f(shuō)，“該項目集合了三個(gè)世界之最。一是在1萬(wàn)億電子伏特附近的甚高能伽馬射線(xiàn)巡天探測方面，靈敏度世界第一；二是100萬(wàn)億電子伏特附近的高能段伽馬射線(xiàn)探測方面，靈敏度世界第一；三是三類(lèi)探測器復合，覆蓋的宇宙線(xiàn)能量測量范圍世界最廣。
“利用如此精心布置的大型探測裝置，理論上講應該能找到宇宙線(xiàn)的起源，這也是LHAASO的核心目標?！辈苷檎f(shuō)，另外它的發(fā)現還可能擴展到意想不到的領(lǐng)域，如捕捉到伽馬暴，人類(lèi)已知的最劇烈的天體爆炸過(guò)程，就有可能挑戰愛(ài)因斯坦的相對論、經(jīng)典引力理論等基本物理問(wèn)題。
在高能物理所副所長(cháng)羅小安看來(lái)，這個(gè)觀(guān)測站所能帶來(lái)的不僅是科學(xué)上的突破?！白鳛槲覈罂茖W(xué)裝置在西南地區的重要布局，高海拔宇宙線(xiàn)觀(guān)測站將打造宇宙線(xiàn)研究和天文觀(guān)測基地，建成國際領(lǐng)先水平的高海拔宇宙線(xiàn)研究中心，對當地的科技、文化教育、旅游以及地方經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生積極影響?！泵嫦驀H基礎研究重大前沿問(wèn)題，沖擊宇宙線(xiàn)起源的世紀之謎。充分發(fā)揮高海拔優(yōu)勢，精確測量膝區宇宙線(xiàn)分成份能譜；實(shí)現極高能宇宙線(xiàn)譜的完整一致測量，建成國際高海拔宇宙線(xiàn)研究中心。LHAASO項目將使我國籌建中的高海拔宇宙線(xiàn)觀(guān)測站成為世界上四大宇宙線(xiàn)研究基地之一，使我國在這一領(lǐng)域的研究躋身于國際領(lǐng)先地位。
投資12億元 觀(guān)測站落戶(hù)稻城海子山
在海子山散落著(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”。
曹臻介紹說(shuō)，項目由國家發(fā)改委于2015年12月31日批準立項，預算12億元，預計5年內建成。
國家發(fā)改委投資9億元建設該項目，而四川發(fā)改委也出資3億元，同時(shí)中國科學(xué)院也將出資建設該項目。據悉，這是人類(lèi)歷史上耗資第二的宇宙線(xiàn)觀(guān)測站。目前，項目團隊已有100多人，接下來(lái)將吸納外國科學(xué)家參與該項目，力求突破宇宙線(xiàn)起源這一謎題。高海拔宇宙線(xiàn)觀(guān)測站建設周期為5年，投入運行后科學(xué)壽命在20年以上。
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