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位于四川稻城的高海拔宇宙线观测站（LHAASO）
有了重大发现！

今天上午，“高海拔宇宙线观测站发现首批‘拍电子伏加速器’和最高能量光子”联合发布会在北京举行。

（发布会现场图片）
位于甘孜州稻城县海子山的国家重大科技基础设施“高海拔宇宙线观测站（LHAASO）”在银河系内发现大量超高能宇宙加速器，并记录到最高1.4拍电子伏伽马光子，这是人类观测到的最高能量光子，改变了人类对银河系的传统认知，开启了“超高能伽马天文学”的新时代。这些发现将于2021年5月19日发表在《Nature》（《自然》）。该研究工作由中国科学院高能物理研究所牵头的LHAASO国际合作组完成。
在稻城海拔4410米的LHAASO宇宙线观测站，1188个土堆按序整齐排列，这些土堆就是这次观测1.4拍电子伏伽马光子的功臣——缪子探测器。这也是世界上海拔最高、规模最大、灵敏程度最强的宇宙线观测站。

中国科学院高能物理研究所副研究员 LHAASO电磁粒子探测器组员赵静表示，鉴别高能的光子的主要设施就是这个缪子探测器。“它是一个掩埋在2.5米的土层下面的一个1.2米深的纯净水探测装置。通过发现高能的光子，跟普通宇宙线的差异、缪子的数量的差异来发现，这个源出的原来是一个高能的光子，而不是成千上万个宇宙线粒子。”赵静告诉采访人员。

而每个土堆下面都埋有44吨超纯水作为介质，基本可以达到免维护的作用。赵静表示：“我们对它的要求是十年内，它的信号下降要小于20%。这个要求是很高的，我们就需要保证水体的纯净度、透光率。所以我们就选用的是超纯水，它是世界上纯净度最高的水。可以说这个水里面除了水分子，就没有其他的了。”
据了解，目前在建的LHAASO（拉索）是第三代高山宇宙线实验室。高山实验是宇宙线观测研究中能够充分利用大气作为探测介质、在地面进行观测的手段，探测器规模可远大于大气层外的天基探测器。对于超高能量的宇宙线，这是唯一的观测手段。第一代和第二代分别位于云南和西藏，第三代则选择了四川。

WCDA探测器安装负责人李会财表示，“选址四川有几个因素，一个是四川稻城海子山这边是高海拔，有利于原初宇宙线的探测。另一个是这里的交通比较便利，不仅紧临省道227，距离亚丁机场也只有8公里，方便人员还有物资的往来。再有就是，这样一个国家级的项目，国家投资就是9个亿，地方配套了3个亿，四川省政府，还有地方都给予了极大的支持。”
高海拔宇宙线观测站尚在建设中，这次报道的成果是基于已经建成的1/2规模探测装置，在2020年内 11个月的观测结果。科学家们发现了能量超过拍电子伏的光子，来自天鹅座内非常活跃的恒星形成区。还发现了12个稳定伽马射线源，能量一直延伸到1 拍电子伏附近，这是位于LHAASO视场内银河系内最明亮的一批伽马射线源，测到的伽马光子信号高于周围背景7倍标准偏差以上，源的位置测量精度优于0.3°。这次观测积累的数据还很有限，但所有能被LHAASO观测到的源，它们都具有0.1拍电子伏以上的伽马辐射，也叫“超高能伽马辐射”。这表明银河系内遍布拍电子伏加速器，而人类在地球上建造的最大加速器（欧洲核子研究中心的LHC）只能将粒子加速到0.01拍电子伏。银河系内的宇宙线加速器存在能量极限是个“常识”，过去预言的极限就在0.1拍电子伏附近，从而预言的伽马射线能谱在0.1 拍电子伏以上有“截断”现象。LHAASO的发现完全突破了这个“极限”，大多数源没有截断。这些发现开启了“超高能伽马天文”观测新时代，表明以天鹅座恒星形成区、蟹状星云等为代表的非热辐射天体，即年轻的大质量星团、超新星遗迹、脉冲星风云等是银河系超高能宇宙线起源的最佳候选天体，有助于破解宇宙线起源这个“世纪之谜”。科学家们也需要重新认识银河系高能粒子的产生、传播机制，探索极端天体现象及其相关的物理过程并在极端条件下检验基本物理规律。