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粒子 重大發(fā)現(xiàn)！中國(guó)宇宙觀測(cè)站收到天鵝座萬(wàn)年前來(lái)“信”→( 二 )


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圖：LHAASO效果圖及其三個(gè)陣列
宇宙線粒子進(jìn)入大氣層后，會(huì)與大氣中的原子核發(fā)生多次相互作用，產(chǎn)生級(jí)聯(lián)效應(yīng)，最后可形成上百億個(gè)次級(jí)粒子，它們就像一場(chǎng)粒子“陣雨”一樣，瞬間降落在數(shù)平方公里的地面上，持續(xù)時(shí)間1納秒左右。
高海拔宇宙線觀測(cè)站的核心科學(xué)目標(biāo)是探索高能宇宙線起源并開(kāi)展相關(guān)的高能輻射、天體演化以及暗物質(zhì)分布等基礎(chǔ)科學(xué)的研究。為此，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了幾種不同類(lèi)型的探測(cè)器：5195個(gè)電磁粒子探測(cè)器“小方塊”，與1171個(gè)繆子探測(cè)器“大鼓包”一起組成地面簇射粒子陣列；有兩個(gè)半北京“水立方”那么大的78,000平方米的“大水池”水切倫科夫探測(cè)器；以及12臺(tái)“千里眼”廣角切倫科夫望遠(yuǎn)鏡。
“小方塊”“大鼓包”“大水池”“千里眼”散布在方圓1.36平方公里的范圍內(nèi)，它們彼此之間的時(shí)間同步精度達(dá)到了0.1納秒的水平。
高海拔宇宙線觀測(cè)站建設(shè)周期為4年，投入運(yùn)行后科學(xué)壽命在20年以上。建成后，它將占據(jù)三個(gè)世界第一：具有最高的高能伽馬射線探測(cè)靈敏度、能開(kāi)展最靈敏的甚高能伽馬射線巡天探測(cè)、具有最寬廣的宇宙線能量測(cè)量范圍。
而這個(gè)觀測(cè)站所能帶來(lái)的不僅是科學(xué)上的突破。作為我國(guó)大科學(xué)裝置在西南地區(qū)的重要布局，高海拔宇宙線觀測(cè)站將打造宇宙線研究和天文觀測(cè)基地，建成國(guó)際領(lǐng)先水平的高海拔宇宙線研究中心，對(duì)當(dāng)?shù)氐目萍肌⑽幕逃⒙糜我约暗胤浇?jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生積極的影響。
有多少人和小編一樣，上面這些字每個(gè)都認(rèn)識(shí)，但合在一起就不認(rèn)識(shí)了。不要迷茫，科普來(lái)了！
什么是LHAASO？它到底有多牛？
LHAASO(Large High Altitude Air Shower Observatory)全稱(chēng)為：高海拔宇宙線觀測(cè)站。2017年，國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——LHAASO在四川稻城海子山開(kāi)建，經(jīng)過(guò)4年建設(shè)，預(yù)計(jì)今年7月將整體完工。
粒子 重大發(fā)現(xiàn)！中國(guó)宇宙觀測(cè)站收到天鵝座萬(wàn)年前來(lái)“信”→
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【 粒子|重大發(fā)現(xiàn)！中國(guó)宇宙觀測(cè)站收到天鵝座萬(wàn)年前來(lái)“信”→】具體來(lái)說(shuō)，它是捕捉“天外來(lái)客”的“火眼金睛”、國(guó)之重器，它是目前世界上靈敏度最高的超高能伽馬射線觀測(cè)站，它將助力于破解宇宙線起源這一“世紀(jì)之謎”，在建設(shè)過(guò)程中，它已經(jīng)陸續(xù)有1/2、3/4的陣列投入科學(xué)運(yùn)行。
LHAASO的核心科學(xué)目標(biāo)就是：探索高能宇宙線起源以及相關(guān)的宇宙演化、高能天體演化，尋找暗物質(zhì)。
LHAASO憑借其高海拔、大面積以及極強(qiáng)的背景排除能力成為世界上最靈敏度的超高能伽馬射線觀測(cè)站，就在四川稻城的海子山上；項(xiàng)目還沒(méi)建完，就取得了重大成果，你說(shuō)牛不牛？
什么是宇宙線？我們?yōu)槭裁匆^測(cè)它？
宇宙線是來(lái)自宇宙空間的高能粒子，是連接宇觀與微觀的重要載體，對(duì)它們的研究貫穿粒子物理學(xué)、宇宙學(xué)、天體物理學(xué)三大學(xué)科領(lǐng)域，直接關(guān)系宇宙中高能粒子如何被加速以及怎么傳播，是人類(lèi)探索宇宙及其演化的重要途徑。
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“超高能宇宙加速器”到底是什么？
能將宇宙線加速到高達(dá)千萬(wàn)億電子伏特（PeV）級(jí)別的天體，被稱(chēng)為“拍電子伏宇宙加速器”（PeVatron），又名超高能宇宙加速器。
超高能宇宙線加速器可能是銀河系內(nèi)活動(dòng)最為劇烈的天體。根據(jù)理論模型，超新星遺跡、恒星形成區(qū)和銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞等，是最可能的超高能宇宙加速器。
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如何理解“人類(lèi)觀測(cè)到的最高能量光子”
LHAASO探測(cè)到來(lái)自銀河系內(nèi)的能量1.4拍電子伏的伽馬光子（拍=千萬(wàn)億），這是人類(lèi)迄今觀測(cè)到的最高能量光子。這個(gè)光子，改變了人類(lèi)對(duì)銀河系粒子加速的傳統(tǒng)認(rèn)知。要知道，人類(lèi)在地球上建造的最大加速器（歐洲核子研究中心的LHC）只能將粒子加速到0.01拍電子伏。
此前，銀河系內(nèi)的宇宙線加速器存在能量極限是個(gè)“常識(shí)”，過(guò)去預(yù)言其輻射出的光子的能量極限就在0.1拍電子伏附近，而LHAASO的新發(fā)現(xiàn)完全打破了這個(gè)極限，為我們開(kāi)辟了一個(gè)全新的探索空間。
“超高能伽馬天文學(xué)”的新時(shí)代來(lái)了？
1989年，亞利桑那州惠普爾天文臺(tái)發(fā)現(xiàn)了首個(gè)具有0.1TeV以上伽馬輻射的天體，標(biāo)志著“甚高能”伽馬射線天文學(xué)時(shí)代的開(kāi)啟，在隨后的30年里，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)超過(guò)兩百多個(gè)“甚高能”伽馬射線源。但是，直到2019年，人類(lèi)才探測(cè)到首個(gè)具有“超高能”伽馬射線輻射的天體。

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