视频由中科院高能所提供
5月17日，由中国科学院高能物理研究所牵头的中国高海拔宇宙线观测站（LHAASO）国际合作组在北京宣布，LHAASO在银河系内发现大量超高能宇宙加速器，并记录到1.4拍电子伏的伽马光子（拍=千万亿），这是人类观测到的最高能量光子，突破了人类对银河系粒子加速的传统认知，开启了“超高能伽马天文学”的时代。

（LHAASO傍晚。中科院高能所供图）

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。这些发现于2021年5月17日发表在《Nature》（《自然》）。

据了解，高海拔宇宙线观测站（LHAASO）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个月的观测数据。

高海拔宇宙线观测站（LHAASO）是以宇宙线观测研究为核心的国家重大科技基础设施，位于四川省稻城县海拔4410米的海子山，占地面积约1.36平方公里，是由5195个电磁粒子探测器和1188个缪子探测器组成的一平方公里地面簇射粒子阵列（简称KM2A）、78000平方米水切伦科夫探测器、18台广角切伦科夫望远镜交错排布组成的复合阵列。LHAASO采用这4种探测技术，可以全方位、多变量地测量宇宙线。

（观测基地航拍。中科院高能所供图 摄于2020年12月）

LHAASO的核心科学目标是，探索高能宇宙线起源以及相关的宇宙演化和高能天体活动，并寻找暗物质；广泛搜索宇宙中尤其是银河系内部的伽马射线源，精确测量它们从低于1TeV（1万亿电子伏，也叫“太电子伏”）到超过1PeV（1000万亿电子伏，也叫“拍电子伏”）的宽广能量范围内的能谱；测量更高能量的弥散宇宙线的成分与能谱，揭示宇宙线加速和传播的规律，探索新物理前沿。

（雪中观测基地。中科院高能所供图）

LHAASO开发了远距时钟同步技术，确保整个阵列的每个探测器同步精度可达亚纳秒水平；在高速前端信号数字化、高速数据传输、大型计算集群协助下满足了多种触发模式并行等尖端技术要求；首次大规模使用硅光电管、超大光敏面积微通道板光电倍增管等先进探测技术，大大提高了伽马射线测量的空间分辨率，达到了更低的探测阈能，使人类在探索更深的宇宙、更高能量的射线等方面，都达到前所未有的水平。LHAASO也为开展大气、环境、空间天气等前沿交叉科学研究提供了重要实验平台，并成为多边国际合作共同开展高水平研究的科学基地。

（暴雪后的MD探测器阵列。中科院高能所供图）

据悉，目前，中国的宇宙线实验研究经历了三个阶段，目前在建的LHAASO是第三代高山宇宙线实验室。高山实验能够充分利用大气作为探测介质，在地面进行观测，探测器规模可远大于大气层外的天基探测器。由于超高能量宇宙线数量稀少，这是唯一的观测手段。1954年，中国第一个高山宇宙线实验室在海拔3180米的云南东川落雪山建成。1989年，在海拔4300米的西藏羊八井启动了中日合作的宇宙线实验。2000年，启动中意ARGO实验。2009年，在北京香山科学会议上，曹臻研究员提出在高海拔地区建设大型复合探测阵列“高海拔宇宙线观测站”的完整构想。LHAASO的主体工程于2017年开始建设，2019年4月完成1/4的规模建设并投入科学运行。2020年1月，LHAASO完成了1/2规模的建设并投入运行，同年12月完成3/4规模并投入运行。2021年，LHAASO阵列将全部建成，成为国际领先的超高能伽马探测装置，并投入长期运行，从多个方面展开宇宙线起源的探索性研究。