作者:任芳言 来源:中国科学报 发布时间:2021/1/5 20:55:43
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高海拔宇宙线观测站主要科学设施投入运行

 

记者1月5日从中科院高能物理所获悉,我国高海拔宇宙线观测站主要探测器之一——水切伦科夫探测器阵列目前已投入运行。

高海拔宇宙线观测站位于我国四川稻城海子山,海拔高度超过4000米,本次投入运行的水切伦科夫探测器有效面积为78000平方米,可探测伽马暴、快速射电暴、耀变体、引力波电磁对映体等高能辐射信号。

水切伦科夫探测器阵列的三个水池构筑物鸟瞰图 。(图片来源:中科院高能所)

宇宙线是宇宙中的“天然加速器”,与人为加速器相比,宇宙线可将粒子加速到1020电子伏特,是人类可及的1000万倍。探测研究宇宙线有助于人们更好地了解宇宙起源、演化等问题。

此次投入运行的水切伦科夫探测器由三个水池组成,其有效探测面积是现有同类装置的4倍。当宇宙线从天上滑落,在空气中形成的诸多次级粒子以光速抵达探测器水面,进入水中形成切伦科夫光,光被安放于水池底部的三千余对光电倍增管接收,转换成电信号。

2020年7月,完成安装的水切伦科夫探测器三号探测器PMT阵列  。(图片来源:中科院高能所)

据介绍,探测器的一号水池已于2019年4月投入运行,本次启用的二号和三号水池采用了我国自主研发的新一代20寸光电倍增管,具有极高灵敏度和超快响应速度。也正因此,探测器在50--500千兆电子伏特能段的伽马射线探测能力大幅增强。

此外,由于探测器灵敏度要求极高,其内部须屏蔽所有自然光,因此水池墙壁、防渗系统、屋面结构等都采用了一系列特有设计,可满足避光、防冻、防锈蚀和水位保持等要求。正式运行后,水切伦科夫探测器每天可扫描60%以上的天区,实现全天候观测,每年探测到的宇宙线事例可达5万亿个。

高海拔宇宙线观测站于2015年正式立项,主体工程于2017年开建,是我国“十二五”期间立项建设的国家重大科技基础设施,组成部分包括电磁粒子探测器阵列、缪子探测器阵列、水切伦科夫探测器阵列、广角切伦科夫望远镜阵列等。观测站投入运营后预计寿命在15年以上,可对50万亿到1000拍电子伏特的宇宙线能谱进行精确测量。

 
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