中国开设了高空宇宙线观测站,探索宇宙线起源之谜。。

2016年7月,位于中国的最新天文和大型科学装置“香港计划”于8月1日在Haizishan、稻城县、四川省开始了基础设施建设,预计将在5年内完成,规模最大、灵敏度最高的宇宙线探测装置。据介绍,科学家计划建造一个体积是北京“水立方”两倍多的水池,希望从遥远的深空捕获神秘粒子,从而取得一系列研究成果,如证明爱因斯坦的宇宙理论在自然界是错误的,中国不再只是一颗承载着宇宙起源、天体演化和地球空间环境等科学信息的新星,而是一颗来自太空的高能粒子流。

但自从宇宙射线被发现以来的100多年里,一直没有找到它的来源。高空宇宙线观测站项目的核心目标是找到宇宙线的起源,并对这一“世纪之谜”发起冲击拉萨项目首席科学家曹震说,“理论上,我们的装置应该能够找到宇宙线的起源。此外,这样大规模的探测装置也可能有许多意想不到的发现,如高能伽马射线暴的发现、爱因斯坦相对论的挑战、经典引力理论等基本问题。”“高空宇宙射线观测站”预算12亿元,只是中国2012-2030年重点建设的16项重大科技基础设施之一《南华早报》还指出,近年来,中国大型硬件项目进展迅速,世界上最大的射电望远镜已在贵州建成,世界上第一颗量子卫星即将发射,中国政府仍在考虑更雄心勃勃的项目,例如世界上最大的粒子对撞机和载人火星探测项目中国去年的研发投入占国内生产总值的2%以上,英国著名科学期刊《世界自然》仅次于美国,每四年评选一次全球科学研究的“新星”,并列出那些在科学研究领域迅速崛起的国家。

《自然》杂志称,印度、波兰和沙特阿拉伯名列最新榜单,但中国首次失去了“中国在高质量研究产出方面的突出增长已成为常态,因此我们不再将中国视为一颗新星”。宇宙射线:记录主要宇宙事件的“陨石”。据新华每日电讯报报道,宇宙线又称宇宙线,是来自太空的高能粒子流。从组成上看,约90%的宇宙射线粒子是质子,9%是氦核(α粒子),其余是重核、电子和少量反物质粒子这些粒子基本上以接近光速的速度运动“天文学的传统研究对象大多是电磁波,但宇宙射线是人类从宇宙深处能获得的唯一物质样本。

”中国科学院高能物理研究所研究员、高空宇宙线观测站项目首席科学家说。他解释说,光和其他电磁波是伴随着一系列天体事件的“信号”。人们研究这些“信号”,然后推断物质的性质。宇宙射线是构成物质本身的粒子,直接传播到地球。这就像用望远镜观察月球和从月球表面采集样本进行研究的区别。宇宙射线中有许多信息不能通过电磁波传播。因此,科学家们生动地称之为“宇宙陨石”,并将其视为20世纪初以来“宇宙大事件”的“信使”,宇宙射线的探索从未中断过。

1912年,奥地利物理学家赫斯在热气球的空气电离实验中首次发现宇宙线。在接下来的100年里,来自世界各地的科学家不断在气球、地球表面甚至卫星上安装探测器,试图进一步揭示宇宙射线的奥秘,“但宇宙射线的研究比电磁波的研究更困难。宇宙射线是带电粒子,遇到宇宙中无处不在的磁场就会发生偏转,这就很难找到科学研究的起源王祥宇,高空宇宙线天文台项目科学组成员、南京大学天文学与空间科学学院教授,例如光是直线传播的,所以我们观察太阳光时可以知道太阳的方向。

然而,宇宙线在电场和磁场中可能有许多方向性偏转,因此无法推测源方向。此外,宇宙射线进入大气层后,会与大量原子核发生碰撞并被其吸收,因此,为了克服这些困难,大部分原始宇宙射线已无法在地球表面观测到,科学家们一直在努力。在20世纪50年代以前,科学家们使用“云室”(一种充满饱和蒸汽的装置)和照相机来拍摄宇宙射线粒子形成的轨迹。这种方法只能研究宇宙线粒子在空气中相互作用产生的次级粒子。为了能够研究原始宇宙线本身及相关的天文学问题,人们发明了一种间接探测方法通过在地球表面设置探测器阵列,可以充分捕捉宇宙线与大气相互作用后到达地面的二次粒子,从而推断“自1956年云南罗雪山宇宙线站成立以来”宇宙线本身的性质中国一直在积极推动宇宙线的研究现在,中国西藏羊八井国际宇宙线观测站已成为重要的宇宙线观测窗口。

去年发射的暗物质卫星“悟空”还装有高能宇宙线粒子探测装置,具有高能量分辨率。随着科学技术的发展,人类对宇宙线的探索将不断向前推进。”王祥宇说,这是一种“不请自来”的宝贵科学资源,可以扩大对物理规律的认识,它承载着宇宙起源、天体演化、地球空间环境等科学信息。高空宇宙线天文台项目科学组成员、中科院紫金山天文台研究员袁强说,20世纪以来,现代物理学研究最重要的方向之一就是对微粒子的认识。科学家已经认识到,宏观物体在低速运动时会受到各种外部因素的干扰。

要掌握更多的基本物理规律,就必须转向微观世界,在高能基本粒子之间进行探索。在20世纪50年代大规模人工粒子加速器制造之前,宇宙线粒子是高能粒子的唯一来源之一,粒子物理学的研究主要是由宇宙线驱动的,宇宙深处产生的高能粒子,穿越宇宙尺度上的“巨型天然加速器”,向人类传递开启微观世界的钥匙。宇宙线研究中也发现了一些基本粒子。1932年,美国物理学家安德森首次在云室记录的宇宙射线轨迹中发现了带正电的电子,这是人类发现的第一个反粒子,从而开启了一个新的镜像世界。

从那时起,在宇宙射线的研究中,Muon、K meson、π介子等也得到了研究,“目前,世界上最大、最有活力的粒子加速器,在欧洲的大Hadron Collider,可以加速粒子到大约14兆电子伏特的最大能量,以及宇宙射线粒子的最大能量。已经被人类发现可以达到这种能量的1000多万倍。在研制加速器时,每次突破一个能级,技术难度和成本都会成倍增加。由此看来,加速器推动的高能物理研究很可能进入瓶颈期。回顾利用宇宙射线对超高能粒子的研究,我们可能会扩大对物理定律的理解,取得超越加速器的突破性成果。

”袁强说,随着观测技术的发展,仅靠宇宙射线来研究高能粒子远远不能满足人类对知识的渴求。宇宙深处的物质样本从何而来,它们所包含的天体信息又成为科学家们越来越关注的热点,“可惜到目前为止,我们对宇宙射线的来源知之甚少。”科学家们发现了超新星遗迹脉冲星风星云,王说,银河系中心的超大质量黑洞都具备产生宇宙射线的条件。然而,不知道这些候选天体中的哪一个,或人类尚未发现的其他天体,是2002年这些弥漫和普遍存在的宇宙射线的主要来源美国国家研究委员会将宇宙线的起源列为新世纪宇宙物理学领域11个“世纪之谜”之一。

围绕宇宙射线在何处、如何产生和如何产生、如何传播这三大核心难题,物理学家们仍在探索中国的拉萨,这是世界上海拔最高的宇宙射线天文台项目,将成为世界上覆盖最大能量范围的最大宇宙射线探测装置,等待随时捕捉地球新秘密的曹震向记者介绍,拉萨观测站占地约2000亩,包括探测器阵列、综合科技中心等附属建筑拉萨索探测阵列由三部分组成。一是5米深的游泳池,面积8万平方米。这个完全密封的暗水池,面积为北京水立方2.5平方米,里面装满了大约3000个测量单位。

它可以收集非常遥远的恒星,比如3亿光年前黑洞爆发时产生的伽马光子。它是专门用来探测低能宇宙射线的。第二部分是一个约1平方米的水池,按照边长15米的正三角形格子布置约5200个闪烁探测器。同时,在地下每30米布置约1200μ子探测器,边长2.5米,探测能量稍高的宇宙射线。第三种装置由12个用于宇宙射线能谱高精度测量的望远镜系统组成。这三种探测器相互连接,形成了一个巨大的复合探测装置“拉萨工程汇集了三个世界的大部分”,曹震说,第一,在1万亿电子伏附近的超高能伽马射线天空探测的灵敏度是世界第一;第二,近100万亿电子伏特的高能伽马射线探测灵敏度居世界第一;三是三种探测器的组合,覆盖了宇宙射线发现100多年来世界上最广泛的宇宙射线能量测量范围,从未发现源。

高空宇宙线观测项目的核心目标是找到宇宙线的起源,并对这一“世纪之谜”产生影响。理论上,我们的装置应该能够找到宇宙射线的起源。此外,这样大规模的探测装置也可能有许多意想不到的发现,如高能伽马暴的发现、爱因斯坦相对论的挑战、经典引力理论等基本物理问题。”曹震说,“高空宇宙线观测站项目有助于科学家准确测量不同层次和类别的宇宙线光谱。基于整个装置在伽马射线探测方面的出色性能,我们预计将发现1000多个高能伽马射线源,目前是100个。

”袁强说,“拉萨索项目将与世界上其他三个同级宇宙线观测站(阿根廷超高能宇宙线观测站、南极洲中微子天文观测站和即将建成的切伦科夫望远镜阵列)形成互补优势对宇宙射线起源的世纪之谜发起冲击,推动粒子物理学、天文学和宇宙学发展等相关科学研究取得突破。”曹震说。。

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