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揭秘探究宇宙线来源的“十八般武器”

工夫:2018-06-12 01:01阅读:

  新华社上海12月12日电 题:在地球高点接纳“天外问候”——揭秘探究宇宙线来源的“十八般武器”

  新华社记者 周琳、程思琪

  从11至12日在上海举行的第8届高海拔宇宙线探测研讨会上,记者得悉,我国地理大迷信安装——高海拔宇宙线观察站项目进入会合建立期。

  宇宙线,携带着宇宙来源、天体演化和太阳运动等宇观信息,是一种珍贵的迷信资源。它的“出生地”是那边,为什么带着这么高的能量,人类能不克不及解开这个困扰百年的“世纪之谜”?来听听这群“追信号的人”,揭秘宇宙线探究的“十八般武器”。

  “天外来客”的出生地在那边?

  宇宙线又称宇宙射线,是来自宇宙空间的高能粒子流。“地理学的传统研讨手腕大多是电磁波,但宇宙线是人类现在可以从宇宙深处取得的独一物质样本。”高海拔宇宙线观察站项目首席迷信家、中科院高能物理研讨所研讨员曹臻说。

  宇宙线是构成物质自身的粒子间接传达到地球,包括着很多电磁波无法通报的信息,被抽象地称为“宇宙陨石”。1912年被发明后,与之相干的研讨曾经取得数个诺贝尔奖,但迄今为止人类仍未发明其来源。

  南京大学地理与空间迷信学院传授王祥玉引见,迷信家曾经发明,超新星遗址、星暴星系、银河系中央的超大质量黑洞等,都具有发生宇宙线的条件,但终究哪一个是其“出生地”还不得而知。

  上海地理台研讨员王仲翔不断在研讨银河系内的宇宙线。他举例说,宇宙线是穿越汗青的“信使”。公元1006年宋朝时期,曾有一颗超新星闪灼天空,亮度最强时白昼可见;1000多年后,迷信家们仍在研讨这颗超新星遗址中疾速挪动的粒子会不会是宇宙线的前身,解答“来自宋朝的问候”。

  迷信家们引见,人类曾经有方法减速粒子,但是宇宙线粒子的最高能量,相称于人类用减速器发生的最高能量粒子的10亿倍。曹臻说,应用现在的减速能量,我们曾经发明了描绘天下物质组成的“规范模子”中一切的根本粒子,包罗早先发明的“天主粒子”。假如想看到更多的物理景象,就必需依赖更高的减速方法。探究高能宇宙线的来源是一个能够取得打破的偏向。

  “多信使”期间观察的“十八般武器”有哪些?

  曾有人抽象地比喻:每过一分钟,才约有一个宇宙线穿过一枚硬币巨细的面积,这一肉眼看不见的“天外来客”,怎样精准捕获?曹臻说,可以“下海”,在水底装置中微子望远镜;可以“上山”,在高海拔搭建观察站;也可以“上天”,用粒子探测卫星寻觅。

  “宇宙线的研讨十分困难。宇宙线是带电粒子,遇到宇宙中无处不在的磁场就会偏转。迷信家只管即便选择光子和中微子作为研讨工具,作为宇宙射线的伴生物,这两种粒子是沿直线传达的,比拟易于用来回溯到发生地。”王祥玉说。

  俄国高能天体物理学家詹·阿里是超高能中微子实行“G吨体积探测器”项目标担任人。他所接纳的办法,是经过置放于贝加尔湖下1300米的多个探测器,接纳宇宙线中微子信号。

  詹·阿里引见,冬天贝加尔湖的冰层约莫在60-90厘米厚,偶然能达120厘米。迷信家驾车在冰层上打洞,用锚链将探测器坠到湖里,部署在750米至1300米深处;探测到的信号会经过电缆传到位于水下30米左右的聚集器,再颠末湖底电缆传输到3公里远的岸边数据中央。

  美国高能天体物理学家韦恩·施普林格则是将300大桶左右的水置放在北美第三平地海拔4100米的山坡上,构成高海拔水基切伦科夫伽马射线地理台,每24小时能看到2/3的天空。“30万年前,名为‘Geminga’的中子星爆炸后构成了脉冲星,其粒子流还在来访。”

  日本东京大学传授丰岛正弘是在位于海拔2200米的西班牙拉帕尔玛岛,应用两架名为“把戏”的切伦科夫望远镜观察,现在可以观察200多个高能伽马射线源。

  “高海拔宇宙线观察站”会带来什么等待?

  2016年7月,“高海拔宇宙线观察站”在四川省稻城县海拔4410米的海子山开端根底设备建立,估计5年内建成。“高海拔宇宙线观察站项目聚集了三个天下之最。”项目硬件总担任人何会海说,一是在1万亿电子伏特左近的甚高能伽马射线巡天探测方面,敏捷度天下第一;二是100万亿电子伏特左近的高能伽马射线探测方面,敏捷度天下第一;三是三类探测器复合,掩盖的宇宙线能量丈量范畴天下最广。

  据引见,现在宇宙线最高能量的粒子,曾经被着眼于极高能量的FLYSEYE、AUGER等实行所观察到。而“高海拔宇宙线观察站”的目的,是盼望经过更高规范的探测器主体,寻觅从未被接纳到的“最高能量光子”,向宇宙线来源这一终极命题提倡应战。

  AUGER实行法方担任人、极高能宇宙线物理学家蒂娜说,“高海拔宇宙线观察站”国际合作条件曾经成熟,会为极高能宇宙线的探测提供新的“信使”。

  “美国的国际空间站到2024年就会完毕运转了,盼望我国的空间站能接上接力棒;等待‘高海拔宇宙线观察站’能找到宇宙线的源天体,翻开深化研讨的窗口,为国际提供揭开谜题的钥匙。”中国迷信院粒子天体物理重点实行室主任张双南说。

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