西南交通大學(xué)參與建設(shè)高海拔宇宙線觀測(cè)站

　　 5月17日，在中國科學(xué)院高能物理研究所和Springer Nature舉行的聯(lián)合發(fā)布會(huì)上，公布了一項(xiàng)重大成果：位于甘孜稻城的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“高海拔宇宙線觀測(cè)站（LHAASO）”在銀河系內(nèi)發(fā)現(xiàn)大量超高能宇宙加速器，并記錄到最高1.4拍電子伏伽馬光子（拍=千萬億），這是人類觀測(cè)到的最高能量光子，突破了人類對(duì)銀河系粒子加速的傳統(tǒng)認(rèn)知，標(biāo)志著由此開啟“超高能伽馬天文學(xué)”的時(shí)代。

西南交通大學(xué)參與建設(shè)高海拔宇宙線觀測(cè)站

　　記者從西南交通大學(xué)獲悉，該校有20多人參與LHAASO國際合作組，是除中科院高能物理研究所外參與人數(shù)最多的單位。西南交大劉四明教授是LHAASO成果發(fā)表委員會(huì)的主席，積極組織成果的討論和文章的發(fā)表。

　　據(jù)了解，西南交通大學(xué)從1989年開始就參與西藏羊八井宇宙線觀測(cè)實(shí)驗(yàn)，是LHAASO項(xiàng)目建設(shè)的核心單位之一。

西南交通大學(xué)參與建設(shè)高海拔宇宙線觀測(cè)站

　　西南交通大學(xué)承擔(dān)了WFCTA激光標(biāo)定和大氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)任務(wù)，完成了3套激光標(biāo)定系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制運(yùn)行設(shè)計(jì)，編寫并不斷完善值班人員遠(yuǎn)程運(yùn)行該系統(tǒng)手冊(cè)。該系統(tǒng)于2020年10月份成功運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了對(duì)LHAASO-WFCTA的絕對(duì)標(biāo)定和大氣監(jiān)測(cè)，填補(bǔ)了國際上在海拔4400米運(yùn)用激光光束標(biāo)定宇宙線探測(cè)器的空白。

　　何為標(biāo)定？據(jù)介紹，高能宇宙線（原初粒子）穿過大氣時(shí)，會(huì)與空氣相互作用產(chǎn)生各種次級(jí)粒子，即由一個(gè)原初粒子變成一簇粒子。這一簇粒子中的高能帶電粒子超過空氣介質(zhì)中的光速時(shí)，就產(chǎn)生切倫科夫光。更高能量的粒子會(huì)激發(fā)空氣中的氮?dú)夥肿?，氮?dú)夥肿油思ず筝椛涑鰺晒?。這些切倫科夫光或者熒光會(huì)被望遠(yuǎn)鏡陣列收集并記錄下來。

西南交通大學(xué)參與建設(shè)高海拔宇宙線觀測(cè)站

　　怎么確定望遠(yuǎn)鏡到底收集了簇射中的多少光信號(hào)呢？這就需要我們用能量已知波長一定的激束確定單臺(tái)望遠(yuǎn)鏡探測(cè)器對(duì)光的真實(shí)探測(cè)效率。這就是標(biāo)定。結(jié)合實(shí)驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)和模擬，推斷出原初粒子的種類、能量、入射方向等信息。

　　原初粒子誘發(fā)的簇射粒子中，部分繆子穿透土層被我們的謬子探測(cè)器捕捉到；部分帶電粒子被我們的電磁粒子探測(cè)器記錄。這兩種探測(cè)器是本次LHAASO項(xiàng)目重要成果的記錄者，西南交通大學(xué)參與了其中的設(shè)計(jì)研制、安裝運(yùn)行、性能測(cè)試等工作。而且LHAASO繆子探測(cè)器的負(fù)責(zé)人畢業(yè)于西南交通大學(xué)。

　　西南交大還參與了WFCTA的運(yùn)行工作。WFCTA需要在晴朗的無月亮的夜晚運(yùn)行，每天夜間值班運(yùn)行的隊(duì)伍中有一半師生來自西南交通大學(xué)。西南交大的參與，使得WFCTA積累了2個(gè)觀測(cè)季節(jié)寶貴的宇宙線觀測(cè)數(shù)據(jù)。

　　雷暴是高海拔區(qū)域常見的一種天氣現(xiàn)象，雷暴期間還常伴隨災(zāi)害性的閃電、大風(fēng)和暴雨等。西南交大負(fù)責(zé)LHAASO觀測(cè)站大氣電場(chǎng)儀的安裝與運(yùn)行，通過雷暴天氣的監(jiān)測(cè)，對(duì)雷電活動(dòng)進(jìn)行預(yù)警，為LHAASO實(shí)驗(yàn)的安全建設(shè)和正常運(yùn)行提供保障。進(jìn)入大氣層的宇宙線次級(jí)帶電粒子在穿過雷暴云的過程中，受到雷暴電場(chǎng)的加速或減速作用，到達(dá)探測(cè)器時(shí)其能量、時(shí)間和位置等信息將發(fā)生改變。宇宙線與雷暴活動(dòng)的關(guān)聯(lián)就成了宇宙線物理與大氣物理交叉學(xué)科中的研究熱點(diǎn)。依托LHAASO觀測(cè)站，西南交大通過模擬和數(shù)據(jù)分析，深入開展雷暴電場(chǎng)對(duì)宇宙線影響的研究，保障LHAASO科學(xué)成果的可靠性。該研究內(nèi)容對(duì)拓展LHAASO實(shí)驗(yàn)的研究領(lǐng)域和范圍也將具有積極的科學(xué)意義。

　　（圖片來自西南交通大學(xué)）