专访 | LHAASO还将带来哪些惊喜,来看这些新动向!

2021-07-09 10:17:53来源:四川在线编辑:邓童童

四川在线记者 徐莉莎

对人类认知边界的探索,总是令人着迷。

位于四川稻城海子山上的国家重大科技基础设施——高海拔宇宙线观测站(LHAASO),则更是引人关注,屡上热搜。

7月9日凌晨,LHAASO的又一重磅成果在《科学》(Science)上发表。LHAASO测定了标准烛光的超高能段亮度,发现拍电子伏伽马辐射挑战理论极限。这些成果,是基于1/2和3/4阵列观测发现的。

美国东部时间7月8日在《科学》上发表了LHAASO的最新成果

7月初,LHAASO所有探测器已全部安装完成,随着后续全阵列投入使用,LHAASO还将为我们打开哪些想象?四川在线记者专访了LHAASO项目首席科学家、中国科学院高能物理研究所研究员曹臻

四川在线记者专访了LHAASO项目首席科学家、中国科学院高能物理研究所研究员曹臻。 摄影 陈诗雨

#1

四川在线记者:这次的发现被称为“千年等一回”。自宋朝观测到超新星爆炸后,为什么等了近千年才有了蟹状星云的新成果?

蟹状星云 来源:NASA

曹臻:当时只能用肉眼观测和文字记录,但现在有各种各样的波段测量,一直从FAST探测的微波到我们能测量到最高能量的LHAASO,其覆盖的能量范围是万亿亿倍电子伏特能量范围,包含着有各种各样的勘测手段。而且离得远,从那个时候爆炸到现在,星云要等扩展到一定大小才能看得清楚。

#2

四川在线记者:我们为什么要煞费苦心,建设大型观测站?

曹臻:目前,人类根据上世纪50年代的方法造出的加速器周长已经达到了26公里。其加速效率远低于宇宙中的高能粒子加速器,根源就在于加速机制和原理。

破解高能宇宙加速器的机制和方式,对未来地面加速器的‌‌设计和建造有重大指导意义。

举一个简单的例子,目前加速器在医学上用于癌症诊疗。但是现在的加速器只能在大型医院使用。未来如果我们能造出更高效率的加速器,这些设备就可能更小型化,在一些小医院里也可以使用。

#3

四川在线记者:两个月内喜提《自然》《科学》,LHAASO观测站为何这么牛?

曹臻:首先是我们设施,比如我们安装了1188个缪子探测器。它像人脸识别技术一样,可以轻而易举地把十万个粒子中的一个光子挑出来;这个在国际上前所未有。

同时,7.8万平方米的水切伦科夫探测器阵列,是世界上最大的。这意味着LHAASO可以捕捉到更多的宇宙线粒子。

另外,LHAASO采用四种探测技术,可以全方位、多变量、立体地测量宇宙线或伽马射线在大气层中的反应,相互印证,并重建它们的基本信息。

这样的大型设施建成背后是庞大的财力和工业体系的支撑,彰显了中国震撼人心的基建速度,其他国家难以企及。欧洲此前有一个同类型同规模观测站建设计划,提出比LHAASO早,但现在还停留在纸面上。

位于甘孜稻城海子山的高海拔宇宙线观测站(简称LHAASO)电磁粒子探测器(ED)阵列安装工程全部完成。 中科院高能所供图

#4

四川在线记者:目前LHAASO的建设进展如何?未来有什么中长期规划?

曹臻:目前探测器的安装已经基本结束,进入到了设施的调试阶段。2021年是LHAASO工程收官的关键一年,预计LHAASO在7月底能满足探测条件,有望8月正式竣工,投入正式运营

7月20日左右,第一批专家组将进驻进行首批测试工作,持续到9月结束。其余验收工作预计在11-12月完成。

LHAASO的潜力是非常大的,现在仅仅是冰山一角,我们现在刚开始,只有一到两年的数据,我们的全阵列还没有开始正式运行,一旦正式运行起来就会变得更加稳定且专注,会有更多更重要的科学发现。

未来还将进行LHAASO持续观测。此前已经发现的12颗超高能伽马光源,成为探究宇宙线起源的“候选者”。下一步要针对它们进行深入研究,寻求更多的科学突破。

希望每当我们研究一个新颖的天体时,都能像这次蟹状星云一样,给我们带来激动人心的成果。

高海拔宇宙线观测站效果图  来源:中科院高能所

#5

四川在线记者:除了基本的宇宙线观测,LHAASO在其他领域还有没有其他应用?

曹臻:LHAASO是综合性的探测装置,包含了四种探测器,可以对宇宙线从不同角度进行立体的观测。因此,凡是和宇宙线相关联的现象的研究,都能在LHAASO平台开展

除了基础物理领域,还有大气、高原气象、雷电、太阳活动等研究,都可以和我们联系起来。

比如7月7日中科院大气物理研究所刚刚在LHAASO选址,计划在LHAASO平台研究雷电成因与宇宙线的关联。闪电到底是使得我们的宇宙线被加速,还是因为宇宙线而产生?这个还没有定论。

高海拔宇宙线观测站-暴雪后的缪子探测器阵列 来源:中科院高能所

#6

四川在线记者:同样是科技界“网红”,LHAASO会不会和贵州的中国天眼FAST联动?

曹臻:当然。我们团队已经向FAST提出过多项观测申请。从蟹状星云的光谱来看,在万亿亿倍的波段范围中,FAST是对针对最低波段的射电的观测,而LHAASO则覆盖最高段的伽马光子。两者综合进行多波段研究,可以对宇宙线现象及其加速机制的研究更加深入、完整。

蟹状星云 来源:NASA

#7

四川在线记者:我们在高海拔地区建观测站,是为了减少大气层的影响。现在中国空间站正在建设,未来有无可能在空间站安装宇宙线探测器?

曹臻:可以。现在的国际空间站上就有一个叫做“阿尔法磁谱仪-02”(AMS-02)的装置,是诺贝尔奖得主丁肇中先生主导的实验。2011年5月19日被机械臂安装在国际空间站上,现在还在运行,已经取得了很多重要科学成果。

AMS-02安装在宇宙空间站桁架上。来源:NASA

目前高能所也计划在中国空间站安装宇宙线探测器。其中最快的一个应该是两米直径 的天文望远镜,用于天文观测;还有一颗宇宙线探测器叫做“赫尔”,大概有1立方米的大小。舱体建好后,这些才能安装,具体发射时间未定。

    编辑推荐