4月26日，由中國科學院與四川省人民政府共建的國家重大科技基礎設施——高海拔宇宙線觀測站(LHAASO)首批探測器投入科學觀測。此次投入科學觀測的探測器包括由900個探測器單元組成的、靈敏面積達22500平方米的一號水切倫科夫探測器陣列，兩臺廣角切倫科夫望遠鏡，180臺電磁粒子探測器和80個繆子探測器。

“經過近2年的建設，觀測陣列已經具備一定規模，本次投入觀測的一號水切倫科夫探測器陣列超過該種探測器陣列全部規模的1/4，但其巡天靈敏度已經比國際上最高靈敏度的同類裝置高出30%。”中科院高能物理研究所研究員、高海拔宇宙線觀測站首席科學家曹臻告訴《中國科學報》記者。

水切倫科夫探測器陣列是LHAASO陣列的主要科學設施之一，每天都能夠對60%以上的天區進行一次掃描，而且不受日、月、星光及天氣條件的影響，實現全天候的觀測，每年將探測到5萬億個宇宙線事例，獲取4PB以上的觀測數據。

清華大學教授崔偉解釋稱，由于光在水中的傳播速度較慢，一些宇宙射線粒子進入水中時會出現比光速快的現象，并產生沖擊波，發出的輻射會令水分子發出藍紫光。探測器通過探測到這些藍紫光來捕獲宇宙線粒子信息。

基于觀測數據，本次投入觀測的一號陣列就可以在伽馬暴高能輻射探測、銀河系外耀變源探測與觀測、銀河系內伽馬射線源的深度觀測等方面與國際同類實驗展開合作研究。

此次首批探測器投入科學觀測倍受國內外專家的關注。4月27日，來自中國、美國、日本、德國、法國、意大利、俄羅斯、瑞士等國的專家學者將趕赴觀測站現場考察，并對第一階段的科學觀測目標進行深入探討，促進國際各類大型天文觀測實驗的合作研究。

之后，按照設計規劃，整體工程將在2021年建設完成，裝置正式運行后將在1000億到50萬億電子伏特的能區開展伽馬射線源的巡天普查，在50萬億到1拍電子伏特以上的能區對伽馬射線能譜進行精確測量，二者均將達到1%蟹狀星云伽馬射線輻射流強的高靈敏度，并對50萬億到1000拍電子伏特的宇宙線能譜進行精確測量。

“高能物理學家一直在建造各種各樣的加速器，但宇宙中的‘天然加速器’，能夠輕而易舉地將粒子加速到人類建造的加速器所能達到最大能量的1000萬倍，這太令人費解了。”曹臻說，“我們建造高海拔宇宙線觀測站就是試圖去解開這個謎底，它的發現或許能為人類打開一扇新的窗戶，去研究超越現有認知的新物理。”

據了解，高海拔宇宙線觀測站是我國“十二五”期間立項建設的國家重大科技基礎設施，該裝置由電磁粒子探測器陣列、繆子探測器陣列、水切倫科夫探測器陣列、廣角切倫科夫望遠鏡陣列等組成。其主要科學目標為探索高能宇宙線起源，開展相關的宇宙演化、高能天體演化和暗物質的研究。項目主體工程于2017年6月在海拔4410米的四川省稻城縣海子山啟動。

工程現場鳥瞰圖。中科院高能物理所供圖

關鍵詞： 高海拔宇宙線觀測