中国科学院老科学技术工作者协会

简 报

﹝2024﹞ 第一零一期（总第1061期）

中国科学院老科协办公室      2024年6月15日

中国科学院老科协高能所分会举办

“高海拔宇宙线观测站LHAASO”学术沙龙

2024年5月10日，由中国科学院老科学技术工作者协会主办、中国科协创新战略研究院与中国老科协支持、中国科学院老科协高能物理所分会承办的主题为“高海拔宇宙线观测站LHAASO”学术沙龙活动召开。中国科学院老科协理事长孙建国、副理事长曹以玉、中国科学院大学刘渝珍教授、中国科学院自然科学史所刘金岩研究员等应邀参加。中国科学院高能物理研究所李惕碚院士、文献信息部主任郑文莉、《现代物理知识》副主编宋黎明、离退办主任邓春勤、青促会与团委职工代表和16名曾长期参加宇宙线观测研究的老科协成员出席会议。高能所老科协分会理事长张闯主持本次沙龙活动。

沙龙邀请了中国科学院高能物理研究所曹臻研究员做主旨报告。曹臻，中国科学院院士，2019年起任高能所“四川天府新区宇宙线研究中心”主任。自1994年起活跃于国内外宇宙线和伽马天文领域，参与多个国际知名宇宙线实验，领导和设计了多个大型实验及其探测装置，并实施了相关探测器的研制。

高能所分会理事长张闯研究员主持学术沙龙 曹臻院士做主旨报告

曹臻院士报告的主题是“揭秘宇宙线起源之旅”。报告首先回顾了我国70余年宇宙线研究的发展历程，从上世纪50年代开始，王淦昌、赵忠尧、张文裕、何泽慧、萧健等老一辈科学家带领一批年轻科技人员，以“头顶青天，脚踏白云，胸怀祖国、放眼世界”的精神，从云南落雪山起步，在云南东川落雪山建成中国第一个高山宇宙线实验室，开展宇宙线观测研究；80年代起又在西藏羊八井先后建成了中日合作ASγ和中意合作ARGO-YBJ高山宇宙线实验，取得了大批研究成果；2023年四川稻城海子山上的高海拔宇宙线观测站LHAASO通过国家验收；报告讲述了中国宇宙线实验研究中四代人接续奋斗、砥砺前行的奋斗历程。

报告概述了高海拔宇宙线观测站（Large High Altitude Air Shower Observatory，简称：LHAASO）的实验概况。LHAASO是以探索高能宇宙线起源为核心科学目标的国家重大科技基础设施，是我国自主提出、设计、探测器研制到完成工程建设建造的新一代伽马射线和宇宙线探测装置，于2015年12月31日获得国家发改委批准立项，2017年6月主体工程动工建设，LHAASO由三大探测器阵列组成：5216个电磁粒子探测器（ED）和1188个缪子探测器（MD）构成的地面簇射粒子阵列（KM2A）、总面积78000平方米的3个水池构成的水切伦科夫探测器阵列（WCDA）、18台望远镜构成的广角切伦科夫望远镜阵列（WFCTA），2021年7月全阵列建设完成并全部投入运行。2023年5月10日，通过国家验收。通过各阵列复合测量，LHAASO成为迄今世界上灵敏度最高的超高能伽马射线探测装置和甚高能伽马射线巡天普查望远镜，以及能量覆盖范围最宽的超高能宇宙线复合式立体测量系统。

报告还介绍了LHAASO自运行以来取得的科学成果情况，已取得多项国际引领性科学成果，包括：发现首批“拍电子伏加速器”并探测到迄今最高能量光子，打开超高能伽马天文学观测新窗口；测定“标准烛光”蟹状星云的超高能段亮度，发现其拍电子伏伽马辐射，挑战理论极限；发现史上最亮伽马暴的极窄喷流和十万亿电子伏特光子，入选2023年度“中国科学十大进展”；发现巨型超高能伽马射线泡，认证第一个超级宇宙线加速源区。

伽马射线暴想象图

报告最后还展示了在LHAASO基础上进一步提高性能的大型超高能伽马源立体跟踪装置（LACT）项目和高能水下中微子望远镜（HUNT）计划。LHAASO对在超高能区观测得到的大量新发现进行了深入剖析，提出了大幅提高角分辨的需求，开始筹建由32台6 米直径的成像大气切伦科夫望远镜组成的大型超高能伽马源立体跟踪装置（LACT），建设于LHAASO场地内，希望在4年内完成，通过绘制延展伽马射线源的内部精细结构，实现宇宙线加速器认证能力的大幅提升，这将进一步加强我国在该领域的领先地位。LACT项目预计于今年取得四川省发改委的审批立项，并启动第一台工程样机的建设。LHAASO团队也正在筹划高能水下中微子望远镜（HUNT）项目，在LHAASO发现大量超高能伽马射线源的背景下，HUNT将超越美国IceCube-Gen2，冲击第一个高能中微子源的发现，从而一锤定音宇宙线起源问题。HUNT计划在深水下6公里×6公里的范围内，布置2304串光学模块（OM，每串上有24个OM，间距36米，串间距为130米），共计使用55296个OM，总体积达到30立方公里。

报告后，参会老专家及老科协领导针对主旨报告展开了热烈讨论。

与会专家发言

谭有恒研究员提出疑问，千年不遇的伽马暴有六万四千个伽马光子，每个都有光子能量，是否可以做能谱？曹臻院士做了解答，LHAASO对伽马暴的能谱做了精确测量，发现流强随能量升高没有衰减迹象，挑战了伽马暴余辉标准辐射模型，同时也对宇宙背景光和暗物质和洛伦兹对称性破缺等新物理提供了新信息。

张闯研究员提出疑问，LHAASO目前看到了银河系里面的源，但银河系只是宇宙中的一个小岛，如果要看更远的话，LHAASO有什么问题？曹臻院士解答道，现在可以观测到宇宙边界的大概七分之一，但这有很苛刻的条件，就是源得足够亮，才能看得这么远。更多的情况下，宇宙半径的百分之一可以看得比较清楚。当然，看得最清楚的就是银河系，我们接收到的宇宙线的起源一定就在附近。

刘渝珍教授提出疑问，进一步提高探测技术，最困难的是什么？曹臻院士解答道，我们现在的灵敏度可以了解现在看到的现象，但分辨率不太好，就像摘了眼镜看月亮很模糊，戴上眼镜就看得很清楚。戴上眼镜是现在的第一步，第二步是光有眼镜还不够，还要用耳朵听，用身体接收，那就是中微子和引力波。

姜焕清研究员提出疑问，如此高的伽马能量是用什么办法来测量的？曹臻院士解答道，这是一个非常巧妙的办法，光子和质子进入大气的顶端，在空气里形成级联过程，每次碰撞产生很多粒子，然后再碰撞，形成横向扩展的粒子束，用时间同步的办法，到达地面就会形成一个面，测量粒子的数目就是它的能量。

李惕碚院士形象地比喻道，天文学和物理学到了一个可能取得重大突破的前夜，高能物理学似乎到了“打破一个旧世界，建立一个新世界”的节骨眼上了，宇宙线是变革前夜的“吹哨人”，是开疆扩土的“先锋”。此外，建议要发挥老同志的作用，老中青辈联合起来，提出一些脑洞大开的意见和建议。

曹以玉副理事长表示我国宇宙线研究的发展充分体现了科学技术走在了学术前沿，充分体现了历代科学家胸怀祖国、服务人民的爱国精神，勇攀高峰、敢为人先的创新精神，追求真理、严谨治学的求实精神，淡泊名利、潜心研究的奉献精神，集智攻关，团结协作的协同精神，甘为人梯，奖掖后学的育人精神。

最后，孙建国理事长讲话，他表示高能所对沙龙活动高度重视，利用老科协沙龙这个平台展现所里最前沿的研究成果，今天听后深感震撼。经过四代宇宙线人的努力，我国虽然起步比较晚，但我们追赶速度快，到现在处于世界领先水平。头顶青天，脚踏云海，胸怀祖国，放眼世界，我认为这是科学家在这个领域的精神的传承，不仅是知识的传承，更是科学家精神的传承，这就是高能所凝聚的精神！

参会人员合影

（中国科学院老科协高能物理所分会供稿）