粒子 助力“拉索”破解世纪之谜，TA们功不可没
李迪 陈科
5月17日，随着位于四川省甘孜州稻城县海拔4410米海子山上的世界最大高海拔宇宙射线观测装置“高海拔宇宙线观测站（LHAASO）”发现的最新成果公布，在人们畅想“超高能伽马天文学”、宇宙线起源“世纪之谜”的同时，由西南交通大学团队承担的工程广角切伦科夫望远镜阵列（以下简称WFCTA）激光标定和大气监测系统等，正为LHAASO的运行提供保障。
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【 粒子|助力“拉索”破解世纪之谜，TA们功不可没】18台切伦科夫望远镜阵列。西南交通大学供图
作为LHAASO项目建设的核心单位之一，西南交通大学祝凤荣副教授作为负责人承担LHAASO望远镜的标定和大气监测系统的建设、运行及远程控制。该激光标定系统于去年10月份成功运行，实现了对高海拔宇宙线观测站工程广角切伦科夫望远镜阵列的绝对标定和大气监测，填补了国际上在海拔4410米运用激光光束标定宇宙线探测器的空白。那么何为标定？
“高能宇宙线（原初粒子）穿过大气时，会与空气相互作用产生各种次级粒子，即由一个原初粒子变成一簇粒子。这一簇粒子中的高能带电粒子超过空气介质中的光速时，就产生切伦科夫光。更高能量的粒子会激发空气中的氮气分子，氮气分子退激后辐射出荧光。这些切伦科夫光或者荧光会被望远镜阵列收集并记录下来。”激光标定系统研制团队成员、西南交通大学物理学院助理研究员陈龙说，要想确定望远镜到底收集了簇射中的多少光信号，就需要我们用能量已知波长一定的激束确定单台望远镜探测器对光的真实探测效率，这就是标定。
在运行工作中，WFCTA需要在晴朗的夜晚运行，目前WFCTA已积累了2个观测季节的宝贵的宇宙线观测数据。“之所以夜晚运行是因为广角切伦科夫望远镜是一种灵敏的探测器，它只能对非常弱的光（切伦科夫光/荧光）进行探测，所以我们必须在夜晚去观测它，若是在望远镜的视场中夜晚的月亮亮度太强，还必须改变望远镜阈值才能进行观测。”陈龙说。
西南交通大学物理科学与技术学院副院长、西南交通大学粒子天体物理团队成员贾焕玉教授说，由西南交通大学参与设计研制、安装运行、性能测试等工作的谬子探测器、电磁粒子探测器也是本次LHAASO项目重要成果的“记录者”。“在原初粒子诱发的簇射粒子中，部分缪子穿透土层被我们的谬子探测器捕捉到；部分带电粒子被我们的电磁粒子探测器记录。”他说。
雷暴是高海拔区域常见的一种天气现象，雷暴期间还常伴随灾害性的闪电、大风和暴雨等。西南交大安装和运行了观测站的大气电场仪，通过雷暴天气的监测，对雷电活动进行预警。“大气电场仪能够探测大气当中电场强度，在雷电天气中发挥很大的作用，我们可以利用大气电场仪探测到的数据分析宇宙线和雷暴活动之间的关联。”来自西南交通大学的团队成员周勋秀教授介绍，宇宙线和雷暴活动的关联是宇宙线物理与大气物理交叉学科中的研究热点之一。
依托LHAASO观测站，西南交大通过模拟和数据分析，深入开展大气环境对宇宙线影响的研究，未来该研究内容对拓展LHAASO实验的研究领域和范围也将具有积极的科学意义。
编辑：张爽
审核：岳靓
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