王貽芳：中國有望建成世界最大宇宙線探測設施集羣，大科學裝置進入收穫期

“我們有望建成未來20年世界上最大、最精密、最完整的宇宙線探測設施集羣，引領國際宇宙線研究，破解宇宙線的起源及其加速機制，這一世紀之謎。”5月17日，中國科學院院士、中科院高能物理研究所所長王貽芳，在國家重大科技基礎設施“高海拔宇宙線觀測站”取得重要科學突破的新聞發佈會上透露。

憑藉前所未有的伽馬光子探測靈敏度，“高海拔宇宙線觀測站”在銀河系內發現大量超高能宇宙加速器，並記錄到能量達1.4拍電子伏的伽馬光子（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認知，開啓了“超高能伽馬天文學”時代。“這對揭示高能宇宙線的起源及其加速機制具有標誌性意義，並指明瞭未來的研究方向。”王貽芳說。

從1912年首次發現天空中無處不在的宇宙射線以來，宇宙線特別是超高能宇宙線的起源及其加速機制，就成爲世紀之謎。

上世紀50年代以來，中國科學家鎖定宇宙線的起源及其加速機制這一重大科學目標，利用我國的高海拔地理優勢奮鬥了60多年。高山實驗能夠充分利用大氣作爲探測介質，在地面進行觀測，探測器規模可遠大於大氣層外的天基探測器。由於超高能量宇宙線數量稀少，這是唯一的觀測手段。1954年，中國第一個高山宇宙線實驗室在海拔3180米的雲南東川落雪山建成；1989年，在海拔4300米的西藏羊八井啓動了中日合作的宇宙線實驗；2000年，啓動中意ARGO實驗；2017年，“高海拔宇宙線觀測站”主體工程開始建設，2019年4月完成1/4的規模建設並投入科學運行，2020年1月完成1/2規模的建設並投入運行，同年12月完成3/4規模並投入運行；2021年6月，“高海拔宇宙線觀測站”陣列將全部建成，屆時將成爲國際領先的超高能伽馬探測裝置。

“高海拔宇宙線觀測站實驗與正在計劃中的中國空間站高能宇宙輻射探測設施，將構成空間與地面的多維度宇宙線觀測系統，在成分和能譜測量方面可互爲補充、互爲校驗，如果再加上計劃中的切倫科夫望遠鏡陣列進行定點觀測，我們有望建成未來20年世界上最大、最精密、最完整的宇宙線探測設施集羣。”王貽芳說。

近期，我國科學家在地面宇宙線觀測和高能空間天文觀測方面，先後獲得了一批重大成果。“這說明粒子物理和天體物理交叉形成的粒子天體物理，已成爲一個非常活躍、可以取得豐碩成果的基礎前沿學科，這也說明我們前期的大科學裝置投入現在進入了收獲期。”王貽芳說，後續將考慮設備的升級，他相信在各方面的努力和支持下，在全面加強基礎科學研究和關鍵技術攻關的氛圍下，我國的粒子天體物理研究會取得更好的發展。

欄目主編：黃海華 本文作者：黃海華 文字編輯：黃海華 題圖來源：IC photo 圖片編輯：邵競