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中日合作西藏羊八井高能宇宙线观测ASγ实验开启新篇章

发表日期:2020-06-02来源:放大 缩小

  20196月,中国科学院国家天文台和日本东京大学宇宙线研究所就西藏羊八井高能宇宙线ASγ实验签署合作备忘录,双方明确自2020528日开始,西藏ASγ实验由国家天文台做为中方依托单位,东京大学宇宙线研究所做为日方依托单位,共同合作、维护运行,共同开展未来大型极高海拔宇宙线地面实验(西藏阿里,海拔5700米)的预先研究工作。 

  中日国际合作西藏羊八井ASγ实验始于1989年,由中国科学院高能物理研究所与日本东京大学宇宙线研究所共同发起,并合作运行至今。羊八井ASγ实验基地位于西藏念青唐古拉山脚下,海拔4300米,1995年被美国《Science》杂志列为中国的25个科研基地之一。经过多年发展,目前包含3大阵列设备:1)由789台地面闪烁体探测器组成、覆盖面积65000平方米的TibetIII2)由64单元,总面积4500平方米地下muon探测器组成的地下muon探测阵列MD3124台簇射“芯”探测器,覆盖面积500平方米的宇宙线成分观测“芯”区探测器组成YAC阵列。 

  实验的伽马观测灵敏度上,排除宇宙线背景达99.92%@100TeV,大于百TeV能区,核种分辨率为90%以上,能量决定精度达12%,是目前膝区宇宙线成分能谱观测最灵敏的实验。实验的科学目标是观测甚高能γ源发射源及能谱,观测宇宙线强子的成分能谱,开展宇宙线天体物理起源、加速及传播的研究。 

  实验开展至今,取得了一系列成果。2002年被国家科技部列入首批25个野外试点台站之一。ASγ作为地面宇宙线实验,1996年首次观测到来自蟹状星云的TeV万亿电子伏特)能区γ射线发射;1997年观测到活动星系核Mrk501的爆发式γ射线发射,并捕捉到2000年-2001年活动星系核Mrk421高态期间的3次γ射线大爆发;1997年~2005年期间,发现宇宙线等离子体流与太阳一道绕银心共转的结论引起了业界的高度关注,Science审稿人给出了“里程碑式的成果”评价,中科院将之评为2006年度十大创新成果之一。 

  2014年西藏ASγ实验完成了探测器阵列的重大升级改造,2019年发现迄今最高能量的宇宙伽玛射线辐射,能量高达450 TeV450万亿电子伏特),来自蟹状星云方向,比当时国际上观测到的 75 TeV75万亿电子伏特)的最高能量高出5倍以上。该观测结果于20197月作为《物理评论快报》上最高级别的高亮点文章(同时被 P.R.L 采用为物理特写编辑推荐)被发表。 

  中日合作西藏羊八井ASγ实验 

  日本东京大学宇宙线研究所所长、诺贝尔物理学奖得主梶田隆章教授一行访问中国科学院国家天文台,并签署合作备忘录。 

  左图:西藏ASγ实验观测到蟹状星云方向高于100 TeV以上伽玛射线辐射;右图:美国哈勃望远镜观测的蟹状星云图片(图片来源:NASA 

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