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高海拔宇宙线观测站通过国家验收

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本报讯(记者倪思洁)5月10日,国家重大科技基础设施高海拔宇宙线观测站(LHAASO)顺利通过国家验收。

验收委员会认为,项目法人单位中国科学院成都分院和共建单位中国科学院高能物理研究所按期、全面、优质完成了国家发展改革委批复的建设任务,各项指标达到或优于批复的验收指标。LHAASO的1/4规模探测装置于2019年4月投入试运行,全规模探测装置于2021年7月投入试运行,整体性能可靠,具备长期稳定的科学运行能力。LHAASO充分利用特定地域4410米优越的高海拔条件和先进技术优势,成为目前世界上最灵敏的超高能伽马射线探测装置、世界上灵敏度最高的甚高能伽马射线源巡天普查望远镜,以及能量覆盖范围最宽的超高能宇宙线复合式立体测量系统。LHAASO的建成运行,使之成为目前国际粒子天体物理三大实验设施之一,对促进该领域实现重大原创突破、带动前沿交叉相关学科发展和国际合作具有重要意义。

LHAASO是以宇宙线观测研究为核心的国家重大科技基础设施,2015年12月31日获得国家发展和改革委员会批复立项,项目由中国科学院和四川省人民政府共建,由中国科学院成都分院与中国科学院高能物理研究所承担建设,建设周期4年。LHAASO主体工程于2017年动工,于2021年全部完成建设,已先后通过由主管部门中国科学院组织的工艺、建安、财务、设备资产和档案五个专业组验收。

此次国家验收会受国家发展和改革委员会委托,由中国科学院会同四川省组织,来自国家发改委、中咨公司、科研院所、高校等单位的近20位专家出席了验收会。

LHAASO位于四川省稻城县海子山,平均海拔4410米,占地面积约1.36平方公里,瞄准的是当今最重要的科学前沿课题——高能宇宙线起源问题。它由5216个电磁粒子探测器和1188个缪子探测器构成的一平方公里地面簇射粒子探测器阵列、78000平方米的水切伦科夫探测器阵列、18台广角切伦科夫望远镜等三大阵列组成。

LHAASO首席科学家曹臻介绍,LHAASO项目团队通过自主创新和国际合作,完成了多项关键核心技术攻关,首次在大视场成像切伦科夫望远镜中大规模使用新型硅光电管,改变了这类望远镜不能在月夜工作的传统观测模式,实现了有效观测时间的成倍增长;发展了基于“小白兔”技术、适应4000米以上高海拔野外工况的大面积、多节点、高精度时钟同步技术,远距离同步精度提升到0.2纳秒,达到国际领先水平;采用了国产20英寸超大型光电倍增管,将时间响应提高了3倍,观测阈能从3000亿电子伏降低到700亿电子伏,观测能力达到国际领先水平;在海量数据获取技术上取得显著进步,发展并实现了“无触发”数据获取,对宇宙线事例实现“零死时间”观测;采用特殊的数据筛选技术,对海量数据进行无损压缩,实现从海子山到高能所的实时数据传输。

高海拔宇宙线观测站通过国家验收

基于其超高的探测灵敏度,LHAASO在初步运行期间已经取得多项突破性的重大科学成果。LHAASO在银河系内发现了大量超高能宇宙加速器候选天体,并记录到人类观测到的最高能量光子,开启了“超高能伽马天文学”时代;精确测定了标准烛光蟹状星云的超高能段亮度,发现1千万亿电子伏伽马辐射,挑战理论极限。LHAASO在建设期间即开展观测,科学成果持续产出。截至目前,基于LHAASO项目发表的期刊论文累计约215篇、会议论文约156篇。

LHAASO项目建设单位充分发挥中国科学院建制化研究的优势,依托设施开展观测与理论研究,并面向国内外全面开放共享。目前,已有28个天体物理研究机构成为LHAASO的国际合作组成员单位。合作组利用LHAASO的观测数据开展粒子天体物理研究,同时进行宇宙学、天文学、粒子物理学等众多领域的基础研究。LHAASO将成为以中国为主、多国参与的国际宇宙线研究中心,借助高海拔伽马天文、宇宙线的观测优势,成为独具特色、综合开放的科学研究平台。

曹臻介绍,中国的宇宙线实验研究经历了三个阶段,1954年,中国第一个高山宇宙线实验室在云南东川海拔3180米的高山建成;1989至2000年,在海拔4300米的西藏羊八井相继启动了中日合作ASγ实验、中意ARGO-YBJ实验;LHAASO是我国第三代高山宇宙线观测站,目前已经成为世界上重要的粒子天体物理支柱性实验站之一,使我国在高能伽马射线天文领域的研究达到国际领先水平。

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