新華社北京5月10日電（記者張泉）記者從中國科學(xué)院獲悉，國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——高海拔宇宙線觀測站“拉索”（LHAASO）10日順利通過國家驗(yàn)收?！袄鳌蔽挥谒拇ㄊ〉境强h海子山，平均海拔4410米，觀測性能創(chuàng)造了多項(xiàng)“世界之最”，將致力于探索宇宙線起源之謎，并通過觀測宇宙線探索更多宇宙奧秘。

“拉索”鳥瞰圖。（中科院高能物理所供圖）

(資料圖)

宇宙線是來自宇宙空間的高能粒子，時(shí)刻造訪我們的星球。宇宙線主要由氫核、氦核、鐵核等多種元素的原子核組成，并包括少量正負(fù)電子，是人類目前能從宇宙深處獲得的唯一物質(zhì)樣本。

這是高海拔宇宙線觀測站觀測基地里的數(shù)據(jù)中心（4月22日攝）。新華社記者 金立旺 攝

“宇宙線攜帶著宇宙起源、天體演化、太陽活動(dòng)等方面的重要科學(xué)信息，研究宇宙線及其起源是人類探索宇宙的重要途徑?！薄袄鳌笔紫茖W(xué)家、中科院高能物理所研究員曹臻介紹，宇宙線被發(fā)現(xiàn)110多年以來，相關(guān)探索研究已產(chǎn)生數(shù)枚諾貝爾獎(jiǎng)牌，但依然有眾多謎題待解，宇宙線起源被國際物理學(xué)界列為“新世紀(jì)11個(gè)科學(xué)問題”之一。

4月23日，“拉索”首席科學(xué)家、中科院高能物理所研究員曹臻在成都舉行的發(fā)布會(huì)上介紹相關(guān)情況。新華社記者 金立旺 攝

“拉索”正是以宇宙線觀測研究為核心目標(biāo)，項(xiàng)目于2015年12月獲國家發(fā)展改革委批復(fù)立項(xiàng)，由中國科學(xué)院和四川省人民政府共建，2017年主體工程動(dòng)工，2021年全部完成建設(shè)。

廣角切倫科夫望遠(yuǎn)鏡陣列。（中科院高能物理所供圖）

“拉索”占地面積約1.36平方公里，由地面簇射粒子探測器陣列（包含5216個(gè)電磁粒子探測器和1188個(gè)繆子探測器）、水切倫科夫探測器陣列（面積約78000平方米）和廣角切倫科夫望遠(yuǎn)鏡陣列(18臺)組成，采用四種探測技術(shù)，可全方位、多變量測量來自高能天體的伽馬射線和宇宙線。

這是在高海拔宇宙線觀測站測控基地展示的自主研發(fā)的光電倍增管（4月22日攝）。新華社記者 金立旺 攝

世界屋脊的高海拔優(yōu)勢和多項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)的突破，使“拉索”集合了三項(xiàng)“世界之最”：最靈敏的超高能伽馬射線探測裝置，最靈敏的甚高能伽馬射線源巡天普查望遠(yuǎn)鏡，能量覆蓋范圍最寬的超高能宇宙線復(fù)合式立體測量系統(tǒng)。

據(jù)介紹，“拉索”在初步運(yùn)行期間已取得多項(xiàng)突破性科學(xué)成果?！袄鳌泵嫦驀鴥?nèi)外全面開放共享，目前已有28個(gè)天體物理研究機(jī)構(gòu)成為“拉索”的國際合作組成員單位。

4月22日，高海拔宇宙線觀測站觀測基地廣角切倫科夫望遠(yuǎn)鏡上空出現(xiàn)日暈。新華社記者 金立旺 攝

4月22日，在高海拔宇宙線觀測站觀測基地水處理機(jī)房，工作人員在操作水處理相關(guān)程序。新華社記者 金立旺 攝

這是高海拔宇宙線觀測站測控基地（4月22日攝）。新華社記者 金立旺 攝

4月22日，工作人員在高海拔宇宙線觀測站觀測基地水切倫科夫探測器陣列處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。新華社記者 金立旺 攝

世界屋脊上的觀天陣列——高海拔宇宙線觀測站“拉索”看點(diǎn)解析

四川稻城海子山，海拔4410米處的一大片圓形區(qū)域內(nèi)，數(shù)千個(gè)不同類型的探測器緊密有序排列，形成一個(gè)巨大的觀測陣列，時(shí)刻捕捉著來自宇宙深處的信息。

這是以宇宙線觀測研究為核心目標(biāo)的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——高海拔宇宙線觀測站“拉索”（LHAASO）。5月10日，“拉索”通過國家驗(yàn)收，將致力于探索宇宙線起源之謎，并通過觀測宇宙線探索更多宇宙奧秘。

海拔4410米的觀天陣列

“拉索”占地約1.36平方公里。這個(gè)巨大陣列的中心位置，是由按“品”字排列的三個(gè)大水池組成的水切倫科夫探測器陣列，面積約78000平方米；周圍則緊密排列著5216個(gè)電磁粒子探測器和1188個(gè)繆子探測器；此外還有由18臺廣角切倫科夫望遠(yuǎn)鏡組成的望遠(yuǎn)鏡陣列。

宇宙線是來自宇宙空間的高能粒子，主要由氫核、氦核、鐵核等多種元素的原子核組成，并包括少量正負(fù)電子，是人類目前能從宇宙深處獲得的唯一物質(zhì)樣本，被稱為傳遞宇宙大事件的“信使”。

“研究宇宙線及其起源是人類探索宇宙的重要途徑。”“拉索”首席科學(xué)家、中科院高能物理所研究員曹臻介紹，宇宙線被發(fā)現(xiàn)110多年以來，相關(guān)探索研究已產(chǎn)生數(shù)枚諾貝爾獎(jiǎng)牌，但依然有眾多謎題待解，宇宙線起源被國際物理學(xué)界列為“新世紀(jì)11個(gè)科學(xué)問題”之一。

據(jù)介紹，觀測宇宙線，可以“上天”，用粒子探測衛(wèi)星尋找；可以“下?！?，在水底安裝中微子望遠(yuǎn)鏡；也可以“上山”，在高海拔地區(qū)搭建觀測站。

“在高海拔地區(qū)進(jìn)行地面觀測，探測器規(guī)模可遠(yuǎn)大于大氣層外的天基探測器。尤其在超高能量宇宙線觀測方面，由于樣本數(shù)量稀少，采用大規(guī)模探測器是唯一觀測手段?！辈苷檎f。

作為大型復(fù)合探測陣列，“拉索”是繼云南東川、西藏羊八井高山宇宙線觀測站之后，我國建設(shè)的第三代高山宇宙線觀測站。經(jīng)過廣泛選址和實(shí)地踏勘調(diào)研，“拉索”項(xiàng)目最終落戶四川稻城海子山。

“‘拉索’是世界上重要的粒子天體物理支柱性實(shí)驗(yàn)設(shè)施之一，將助力我國在高能伽馬射線天文領(lǐng)域的研究邁向國際領(lǐng)先水平。”曹臻說。

觀測性能創(chuàng)三項(xiàng)“世界之最”

得益于世界屋脊的高海拔優(yōu)勢和關(guān)鍵核心技術(shù)的突破，“拉索”創(chuàng)造了三項(xiàng)“世界之最”——超高能伽馬射線探測靈敏度世界最高，甚高能伽馬射線源巡天普查靈敏度世界最高，超高能宇宙線能量覆蓋范圍世界最寬。

廣角切倫科夫望遠(yuǎn)鏡SiPM相機(jī)。（中科院高能物理所供圖）

宇宙線粒子進(jìn)入大氣層后，會(huì)和大氣中的原子核發(fā)生相互作用，產(chǎn)生許多次級粒子，次級粒子則繼續(xù)重復(fù)同樣的過程，產(chǎn)生新的次級粒子，如此多次重復(fù)，到達(dá)地面時(shí)就像下了一場粒子“陣雨”。

“拉索”總工藝師、中科院高能物理所研究員何會(huì)海說，“拉索”采用四種探測技術(shù)，可全方位接收粒子“陣雨”的信息，并開展多變量精確測量。

其中，水切倫科夫探測器陣列用于觀測粒子“陣雨”中的次級粒子在水中產(chǎn)生的切倫科夫光，以求發(fā)現(xiàn)大量伽馬射線源；廣角切倫科夫望遠(yuǎn)鏡陣列用于測量粒子“陣雨”的切倫科夫光或熒光；電磁粒子探測器陣列和繆子探測器陣列則分別測量粒子“陣雨”中的次級電磁粒子和繆子含量。

何會(huì)海介紹，“拉索”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)突破了廣角切倫科夫望遠(yuǎn)鏡不能在月夜工作的瓶頸，使有效觀測時(shí)間成倍增長；發(fā)展了大面積、多節(jié)點(diǎn)、高精度時(shí)鐘同步技術(shù)；把觀測閾能從3000億電子伏降低到700億電子伏，大大擴(kuò)展了觀測能力。

向宇宙線起源之謎發(fā)起沖擊

“我們將向著科學(xué)前沿課題——宇宙線起源之謎發(fā)起沖擊！”曹臻滿懷信心。

“拉索”上方的星空。（中科院高能物理所供圖）

據(jù)介紹，基于超高的探測靈敏度，“拉索”在初步運(yùn)行期間已取得多項(xiàng)突破性科學(xué)成果，包括：在銀河系內(nèi)發(fā)現(xiàn)大量超高能宇宙加速器候選天體，記錄到人類觀測到的最高能量光子，精確測定了標(biāo)準(zhǔn)燭光蟹狀星云的超高能段亮度，發(fā)現(xiàn)1千萬億電子伏伽馬輻射等。

“拉索”面向國內(nèi)外全面開放共享，目前已有28個(gè)天體物理研究機(jī)構(gòu)成為“拉索”的國際合作組成員單位。合作組利用“拉索”觀測數(shù)據(jù)開展粒子天體物理研究，同時(shí)進(jìn)行宇宙學(xué)、天文學(xué)等眾多領(lǐng)域基礎(chǔ)研究。

截至目前，基于“拉索”項(xiàng)目發(fā)表的期刊論文超過200篇，會(huì)議論文超過150篇。

“‘拉索’將成為以中國為主、多國參與的國際宇宙線研究中心，借助高海拔伽馬天文、宇宙線的觀測優(yōu)勢，成為獨(dú)具特色、綜合開放的科學(xué)研究平臺?！辈苷檎f。

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