西南交通大學參與建設高海拔宇宙線觀測站
5月17日，在中國科學院高能物理研究所和Springer Nature舉行的聯(lián)合發(fā)布會上，公布了一項重大成果：位于甘孜稻城的國家重大科技基礎設施“高海拔宇宙線觀測站（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），這是人類觀測到的最高能量光子，突破了人類對銀河系粒子加速的傳統(tǒng)認知，標志著由此開啟“超高能伽馬天文學”的時代。
西南交通大學參與建設高海拔宇宙線觀測站
記者從西南交通大學獲悉，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，西南交通大學從1989年開始就參與西藏羊八井宇宙線觀測實驗，是LHAASO項目建設的核心單位之一。
西南交通大學參與建設高海拔宇宙線觀測站
西南交通大學承擔了WFCTA激光標定和大氣監(jiān)測系統(tǒng)的建設任務，完成了3套激光標定系統(tǒng)的遠程控制運行設計，編寫并不斷完善值班人員遠程運行該系統(tǒng)手冊。該系統(tǒng)于2020年10月份成功運行，實現(xiàn)了對LHAASO-WFCTA的絕對標定和大氣監(jiān)測，填補了國際上在海拔4400米運用激光光束標定宇宙線探測器的空白。
何為標定？據(jù)介紹，高能宇宙線（原初粒子）穿過大氣時，會與空氣相互作用產(chǎn)生各種次級粒子，即由一個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，就產(chǎn)生切倫科夫光。更高能量的粒子會激發(fā)空氣中的氮氣分子，氮氣分子退激后輻射出熒光。這些切倫科夫光或者熒光會被望遠鏡陣列收集并記錄下來。
西南交通大學參與建設高海拔宇宙線觀測站
怎么確定望遠鏡到底收集了簇射中的多少光信號呢？這就需要我們用能量已知波長一定的激束確定單臺望遠鏡探測器對光的真實探測效率。這就是標定。結(jié)合實驗觀測數(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器捕捉到；部分帶電粒子被我們的電磁粒子探測器記錄。這兩種探測器是本次LHAASO項目重要成果的記錄者，西南交通大學參與了其中的設計研制、安裝運行、性能測試等工作。而且LHAASO繆子探測器的負責人畢業(yè)于西南交通大學。
西南交大還參與了WFCTA的運行工作。WFCTA需要在晴朗的無月亮的夜晚運行，每天夜間值班運行的隊伍中有一半師生來自西南交通大學。西南交大的參與，使得WFCTA積累了2個觀測季節(jié)寶貴的宇宙線觀測數(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害性的閃電、大風和暴雨等。西南交大負責LHAASO觀測站大氣電場儀的安裝與運行，通過雷暴天氣的監(jiān)測，對雷電活動進行預警，為LHAASO實驗的安全建設和正常運行提供保障。進入大氣層的宇宙線次級帶電粒子在穿過雷暴云的過程中，受到雷暴電場的加速或減速作用，到達探測器時其能量、時間和位置等信息將發(fā)生改變。宇宙線與雷暴活動的關聯(lián)就成了宇宙線物理與大氣物理交叉學科中的研究熱點。依托LHAASO觀測站，西南交大通過模擬和數(shù)據(jù)分析，深入開展雷暴電場對宇宙線影響的研究，保障LHAASO科學成果的可靠性。該研究內(nèi)容對拓展LHAASO實驗的研究領域和范圍也將具有積極的科學意義。
?。▓D片來自西南交通大學）
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