LHAASO：捕捉宇宙高能粒子

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LHAASO是我国正在建设中的高海拔宇宙线观测站，2016年7月开始进行基础设施建设，2018年6月19日才开始动工，所以这里星星给各位老爷看的是设计图。

LHAASO

LHAASO

大型高海拔大气簇射观测站（Large High Altitude Air Shower Observatory，LHAASO）是“十二五”期间启动的国家重大科技基础设施项目。2015年12月获得国家发改委批准立项，总投资约12亿元。整个观测设施由电磁粒子探测器阵列、缪子探测器阵列、水切伦科夫探测器阵列、广角切伦科夫望远镜阵列等组成。它的目标是捕捉宇宙中飞来的高能粒子。按照建设计划，LHAASO到2021年才能全部完工。

各位老爷知道么？其实LHAASO也是折腾了N年经过了多次选址，从西藏羊八井到云南香格里拉，最后才敲定建设在四川省甘孜藏族自治州稻城县海子山一处海拔4410米的山顶上。海子山位于理塘与稻城两县之间，平均海拔4500米，最高峰果银日则海拔为5020米，共有1145个大小海子。其规模密度在我国独一无二，故名海子山。中国科学家自主研发建设的LHAASO，是世界上海拔最高、规模最大、灵敏度最强的宇宙射线探测装置。

建成后的LHAASO水池其容积超过北京“水立方”的两倍，它的目标是捕获来自遥远深空的神秘高能粒子，借此取得一系列研究成果，比如证明爱因斯坦的宇宙理论有误。

高能宇宙线簇射示意图

在我们周围充斥着高能宇宙线以及它们在地球大气中打出的次级粒子。发现超高能宇宙线几十年来，它的起源还一直是个谜。既不知道它从哪儿来，也难以理解宇宙中竟然有什么机制，可以把粒子加速到这么高的能量。寻找它的起源一直是粒子天体物理领域的核心问题之一。

高海拔宇宙线观测站将利用稻城独特的高海拔优势建成有多国参与合作研究的国际高海拔宇宙线研究中心，建设有强大国际竞争力、独具特色、综合开放的科学研究平台，与现有国际三大宇宙线研究中心（位于南美洲阿根廷的3000平方公里极高能宇宙线AUGER实验，南极的立方公里中微子ICECUBE实验，欧洲的伽马天文定点观测CTA装置）形成极好的互补，在国际上形成强大的吸引力。

其实探测宇宙线这事并不神秘，相反，可能离我们很近。因为我们手中的智能手机也可以成为一个小的探测器，怎么说呢？

美国加利福尼亚大学欧文分校的科学家就曾研发了一款名Crayfis的手机应用程序，允许全球智能手机网络探测侵入地球的高能粒子宇宙射线。借助于这款应用，科学家可以对宇宙射线进行探测和追踪，进而帮助他们找到宇宙射线的确切源头。Crayfis全称Cosmic Rays Found in Smartphones(用智能手机探测宇宙射线)，在手机空闲时收集背景中的数据。采用iOS和安卓操作系统的智能手机均可安装这款应用。为了探测宇宙射线，Crayfis利用智能手机摄像头的硅基传感器。智能手机的数字传感器对宇宙射线中的粒子非常敏感，同时能够在GPS的帮助下提供方位信息。

最为重要的是，全世界处于活跃状态的智能手机多达15亿部。这个强大的探测器已经存在，唯一欠缺的就是这款应用，用于收集数据。除了用于探测宇宙射线外，Crayfis还可用于计算当地的氡以及其他源的辐射水平，充当一个预警系统。手机网络能够提供一个实时辐射气象图，追踪含有污染物的空气的流动。

在研究宇宙射线方面，这是科学家第一次尝试利用全球设备网络进行探测。这个全球网络的性能能够与南美洲的奥格尔实验(Auger Experiment)等规模巨大的专门宇宙射线实验的科研能力相提并论，甚至是超越。因为这些高能粒子能够在短短几毫秒内覆盖数平方公里的区域。我们面对的谜团是，没有一个人知道这些疯狂的高能粒子来自何处或者为何拥有如此惊人的能量。不过，我们可以借助数量巨多、覆盖面积巨广的智能手机摄影头采用的技术对其进行探测。

但是这事看似简单，实操起来却相当有难度。一个最重要的原因是时下公众对科学家的追捧明显远远不如当红明星，号召或者推广这些与大众自己生活无关的科学辅助工具实为困难。因此建设简单易管理，又能提供理想试验场和观测条件的宇宙线观测站是十分必要的。

LHAASO模型

广角水切伦科夫探测器阵列水池效果图

广角水切伦科夫望远镜阵列效果图

LHAASO现场实拍图

今年4月底，由1800个探测器组成的、灵敏面积达22500平方米的一号水切伦科夫探测器阵列，两台广角切伦科夫望远镜，180台电磁粒子探测器和80个缪子探测器已经建好并且开始投入到科学观测中。迫不及待的科学家们采用了边建设边运行的模式开始了他们的科学探索之旅。