甘孜日?qǐng)?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(dòng)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(hào)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?！疤煳膶W(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。”LHAASO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(jiǎng)，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(tái)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(dòng)的粒子會(huì)不會(huì)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(huì)偏轉(zhuǎn)。”王祥玉說。
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(hào)。科學(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(hào)會(huì)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(tái)，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(huì)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。”項(xiàng)目硬件總負(fù)責(zé)人何會(huì)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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