作者: 桂运安 来源:中国科学报 发布时间:2021/7/9 13:20:06
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中国科大助力拉索精确测量高能“标准烛光”亮度

 

国家重大科技基础设施“高海拔宇宙线观测站(LHAASO,拉索)”近期精确测量了高能天文学“标准烛光”蟹状星云的亮度,为超高能伽马光源测定了新标准。这次观测还记录到能量达1.1拍电子伏的伽马光子,由此确定星云核心区内存在能力超强的电子加速器,加速能量直逼经典电动力学和理想磁流体力学理论所允许的加速极限。相关结果于美国东部时间7月8日在《科学》上发表,中国科学技术大学在这一重大突破中发挥了重要作用。

由中国等7个国家、32个单位共同合作参与的拉索,是以宇宙线观测研究为核心的国家重大科技基础设施,位于四川省稻城县海子山,是由地面簇射粒子阵列(KM2A)、水切伦科夫探测器阵列(WCDA)以及18台广角切伦科夫望远镜交错排布组成的复合阵列。

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WCDA安装现场(资料图片)

作为拉索核心探测器,WCDA和KM2A在蟹状星云辐射的伽马射线能谱测量中发挥了关键作用。其中,WCDA和KM2A大尺寸光敏探头研制及WCDA大尺寸光敏探头电子学研制工作,由中国科学技术大学核探测与核电子学国家重点实验室相关研究团队承担。

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WCDA示意图,水池底为大尺寸光敏探头(资料图片)

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缪子探测器大尺寸光敏探头(中国科学技术大学供图)

大尺寸光敏探头是WCDA和KM2A缪子探测器的“视网膜”。核探测与核电子学国家重点实验室闪烁探测器团队分别针对WCDA和KM2A缪子探测器的实验要求,完成大尺寸光敏探头中光电倍增管的选型和大动态范围基座电路设计,取得了核心技术突破,研制出满足实验要求的大尺寸光敏探头。WCDA的动态范围达到3个数量级,而KM2A缪子探测器的动态范围更是达到5.5个数量级。这是拉索能在很宽的能量范围内实现伽马射线能谱精确测量的核心保障。为了实现关键部件的国产化,该团队还与国内生产厂家密切合作,研制出符合WCDA和KM2A缪子探测器实验要求的大尺寸光敏探头及核心部件,并研制出一套高度自动化的大尺寸光敏探头高精度性能测量系统,保证了工程的质量和进度。

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WCDA大尺寸光敏探头读出电子学(中国科学技术大学供图)

在WCDA大尺寸光敏探头读出电子学方面,该实验室安琪、赵雷、曹喆团队成功完成全部读出电子学系统的研制和工程实施,实现多项重大技术突破。在工程实施的同时,团队针对WCDA采用国产新型20英寸微通道板型光电倍增管新方案,成功实现千倍量级大动态范围前端读出专用集成电路芯片的研制和优化设计,并正式用于拉索工程中,这也是我国在大型宇宙线物理实验中首批使用的自主研制专用集成电路芯片。

此外,该校天文学系杨睿智团队还参与了KM2A数据分析和唯象解释工作。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1126/science.abg5137

 
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