國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——高海拔宇宙線觀測站“拉索”日前順利通過國家驗(yàn)收。“拉索”將致力于探索宇宙線起源之謎，并通過觀測宇宙線探索更多宇宙奧秘。

宇宙線是來自宇宙空間的高能粒子，時(shí)刻造訪我們的星球。宇宙線主要由氫核、氦核、鐵核等多種元素的原子核組成，并包括少量正負(fù)電子，是人類目前能從宇宙深處獲得的唯一物質(zhì)樣本。

“拉索”鳥瞰圖。（中科院高能物理所供圖）

為什么建設(shè)“拉索”？

“建設(shè)‘拉索’的目的是要解決100多年來在粒子天體物理領(lǐng)域的重大問題。”“拉索”首席科學(xué)家、中國科學(xué)院高能物理研究所研究員曹臻告訴人民網(wǎng)“強(qiáng)觀察”欄目記者，宇宙線攜帶著宇宙起源、天體演化、太陽活動等方面的重要科學(xué)信息，研究宇宙線及其起源是人類探索宇宙的重要途徑。

“‘拉索’的建成運(yùn)行，使之成為目前國際粒子天體物理三大實(shí)驗(yàn)設(shè)施之一，對促進(jìn)該領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大原創(chuàng)突破、帶動前沿交叉相關(guān)學(xué)科發(fā)展和國際合作具有重要意義。”曹臻說。

創(chuàng)造了哪些“世界之最”？

“拉索”擁有由5216個(gè)電磁粒子探測器和1188個(gè)繆子探測器構(gòu)成的一平方公里地面簇射粒子探測器陣列、78000平方米的水切倫科夫探測器陣列以及18臺廣角切倫科夫望遠(yuǎn)鏡等三大探測器陣列，采用四種探測技術(shù)，可以全方位、多變量地測量來自于高能天體的伽馬射線和宇宙線。

據(jù)中科院高能物理研究所介紹，“拉索”的觀測性能創(chuàng)造了多項(xiàng)“世界之最”，成為目前世界上最靈敏的超高能伽馬射線探測裝置、世界上靈敏度最高的甚高能伽馬射線源巡天普查望遠(yuǎn)鏡，以及能量覆蓋范圍最寬的超高能宇宙線復(fù)合式立體測量系統(tǒng)。

目前“拉索”已經(jīng)進(jìn)入全陣列觀測狀態(tài)，開啟了甚高能伽馬源的發(fā)現(xiàn)之旅。曹臻表示，由于其具備領(lǐng)先的探測靈敏度，必然會有新的發(fā)現(xiàn)隨之而來。我們將不懈努力地探索每一個(gè)拍電子伏宇宙加速器的超高能伽馬輻射機(jī)制和粒子加速機(jī)制，直到發(fā)現(xiàn)宇宙線起源。

已有不少重量級發(fā)現(xiàn)

“拉索”位于四川省稻城縣海子山，平均海拔4410米。為克服環(huán)境對工程的影響、充分利用觀測資源，曹臻提出了“邊建設(shè)，邊運(yùn)行”的思路。

“雪域高原高寒缺氧，冬季施工困難，只能在此期間對已建設(shè)的探測器陣列進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行。2019年，完成1/4探測器陣列建設(shè)，運(yùn)行半年，然后再建1/4，完成1/2時(shí)，再運(yùn)行半年。”曹臻說。

就在“邊建設(shè)，邊運(yùn)行”期間，“拉索”已有不少重量級的發(fā)現(xiàn)。

2019年4月，“拉索”的首批探測器投入科學(xué)觀測。其中，一號水切倫科夫探測器陣列的巡天靈敏度比國際上最高靈敏度的同類裝置高出30%。

2021年5月，“拉索”在銀河系內(nèi)發(fā)現(xiàn)大量超高能宇宙加速器，并記錄到1400萬億電子伏特（1.4PeV）的伽馬光子，這是人類迄今觀測到的最高能量光子，有助于進(jìn)一步解開宇宙線起源的奧秘。

2021年7月，“拉索”精確測量了被稱為高能天文學(xué)“標(biāo)準(zhǔn)燭光”的蟹狀星云的超高能段亮度，記錄到能量達(dá)1.1PeV（1100萬億電子伏）的伽馬光子。

2022年10月，地球接到了宇宙深處傳來的、史上最亮的伽馬射線暴，爆發(fā)持續(xù)了20分鐘。“拉索”一分不落、不偏不倚地將其捕捉到，成為全球唯一一個(gè)探測到這個(gè)伽馬射線暴甚高能伽馬輻射的地面探測器。“就像宇宙中有人打開了一支手電筒，恰好就照在我們身上。”曹臻說。

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