作为国家重大科技基础设施,高海拔宇宙线观测站的核心科学目标是探索高能宇宙线起源以及相关的宇宙演化和高能天体活动,同时可以寻找暗物质。历时四年,科研团队通过多项关键核心技术攻关,在今年7月完成了观测站全阵列建设。此时此刻,在阵列中仰着头的大蓝色箱子就是广角切伦科夫望远镜。
据介绍,科研团队首次在望远镜中大规模使用新型硅光电管,实现了有效观测时间的成倍增长。
在建设过程中,高海拔宇宙线观测站利用一定规模的探测装置,已经捕获大量来自宇宙的信使——高能粒子,并取得了一系列重要科研成果。在银河系内发现大量超高能宇宙加速器,并记录到能量达1.4千万亿电子伏的伽马光子,这是人类观测到的最高能量光子。作为太阳系以外唯一的物质样本,宇宙线起源是人类探索宇宙及其演化的重要途径。虽然是面向世界科技前沿的基础研究,但探索宇宙线已经在人类航空航天等活动中发挥了重要作用。
拉索首席科学家曹臻介绍,针对目前已经发现的12个高能宇宙线加速器源和每个都锁定在0.3度天区,科研团队将联合中国天眼FAST、空间望远镜等多种观测手段,和全球科学家一起对宇宙线起源及其机制展开深入研究。中国科学院高能物理研究所研究员 拉索首席科学家 曹臻:现在正在申请在拉索阵列范围之内再建一个叫做切伦科夫望远镜的阵列,第5种探测方式。这种探测方式加上去了之后就可以把更弱的天上更多的这样的加速器找出来,这样就可以解决我们100年都没有解决的一个问题,就是宇宙线的起源问题。 如果说高海拔宇宙线观测站是捕获高能粒子雨的巡天探测装置,那么位于广东的散裂中子源就像是一个超级显微镜,可以为材料科学、生命科学等提供重要平台。中国散裂中子源2018年建成,成为世界四大脉冲散裂中子源之一。如今,这一大科学装置已有四台谱仪正式投入运行,成为重要的原始创新策源地。位于广东东莞松山湖的中国散裂中子源,科研人员正在调试的这台谱仪设备在改造升级之后将用于航空航天、高铁等大型高端部件的残余应力可靠性检测。运用于航空发动机的国产高端轴承要想通过鉴定投入使用就需要测量它的残余应力并提升加工工艺,这也是散裂中子源的重要任务之一。由于中子不带电、穿透性强,可研究高温、高压、极低温、强磁场等极端条件下的物质特性,在研究高端轴承等大型部件内部结构和应力方面具有独特优势。
中国散裂中子源正式运行以来,加速器质子束流打靶功率达100千瓦,提前一年半达到设计指标,目前已服务全球2600多个用户,完成课题超过500项,包括新型锂离子电池材料结构、太阳能电池、芯片中子单粒子效应等,同时也开展了航空材料、可燃冰、页岩气和催化剂等领域的前期研究。
目前,中国散裂中子源正准备进行二期工程建设,未来谱仪数量将扩建到20台左右,打靶功率将从100千瓦提升到500千瓦,意味着在同样实验精度下,数据采集时间能够减少5倍,而且可以研究更小的样品、观察更快的过程,为前沿科学研究、国家重大需求和国民经济发展提供更先进的研究平台。
截至目前,我国投入运行和正在建设的大科学装置达到50多个,在材料、能源、生命、工程技术等学科领域的布局框架已初步成型。(责任编辑:娱乐)