拉索是我国在“十二五”时期规划建设的国家重大科技基础设施,以“探索宇宙线起源”为核心科学目标,是目前世界上灵敏度最高的伽马天文探测装置,位于四川省稻城县海拔4410米的海子山。
本书以拉索的建设历程和科学发现为主线,讲述工程建设的艰辛与成就;围绕拉索工程,深入浅出地介绍了宇宙线科学和相关探测技术的基本知识,分享了科研人员如何通过测量宇宙线来探索高能宇宙的奥秘;追溯了宇宙线研究的发展历史,特别回顾了我国宇宙线研究如何从“零”起步,经历跟跑、并跑直到引领的非凡蜕变;描绘了三代宇宙线学人朝着国际前沿接力奔跑的动人篇章,以及他们勇于叩问苍穹、敢于挑战“不可能”的科学精神。
......(更多)
曹臻高能宇宙线实验物理学家,中国科学院院士,中国科学院高能物理研究所院士,高海拔宇宙线观测站拉索(LHAASO)首席科学家,天府宇宙线研究中心主任,享受国务院特殊津贴专家。
曹臻于1982年7月毕业于云南大学物理系;1994年获中国科学院高能物理研究所粒子物理与原子核物理专业博士学位,同年任美国俄勒冈大学物理系研究助理;1998年任美国犹他大学物理系研究助理;2003年任美国犹他大学副教授;2004年起任中国科学院高能所粒子天体物理中心研究员、博士生导师;2013年起任LHAASO项目首席科学家、工程经理;2015年入选中国科学院特聘研究员,同年任中国科学院大学岗位教授。2023年当选为中国科学院院士。
白云翔博士,中国科学院高能物理研究所高级工程师,天府宇宙线研究中心常务副主任。参加中国首台高能宇宙线τ中微子望远镜研制,参加“十二五”国家重大科技基础设施高海拔宇宙线观测站工程、“十三五”科教基础设施宇宙线物理与探测技术平台建设。长期从事高能物理实验研究和大科学创新战略研究。
......(更多)
01 上穷碧落——人类探索宇宙线的奥秘
神秘的宇宙
星空下的先行者
•古籍《文献通考》中关于 1054 年天关客星的记载
•蟹状星云观测史
在气球飞行中的惊天发现
无处不在、无时不有的“粒子阵雨”
宇宙线是福还是祸?
宇宙线的神秘面纱
宇宙线来自何方
追宇宙里的光
02 仰望星空——我国宇宙线研究的前世今生
开启中国宇宙线观测时代
我们不是“从零开始”
从落雪山到念青唐古拉山
•云南东川落雪山宇宙线实验室
•西藏甘巴拉山高山乳胶室
•念青唐古拉山羊八井宇宙线观测站
再上高山,向宇宙要答案
03 十年一剑——拉索的建立
什么是拉索
必须占有一席之地
拉索选址难
拉索为什么如此“高、大”
•圣境的探星征途:稻城
•别人工作叫上班,我们工作叫“上山”
世界屋脊上的高能宇宙“天阵”
•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
拉索巡天的等候与迎接
•荒原变成热土
04 星火燎原——拉索精神的铸造与传承
再闯无人区
挑战高海拔
不熄的灯火,不睡觉的我们
•同一个“星空下”的我们
•既然选择了,就坚持下去——电磁粒子探测器阵列
•决不将就——缪子探测器阵列
•苦中有乐——啃水切伦科夫探测器这块硬骨头的人
•去星辰大海——广角切伦科夫望远镜的“护眼人”
•通用技术部——为拉索“供氧、输血”
•数据平台技术部——从不高反的拉索“大脑”
•时钟同步系统——给“雨滴”授时
拉索的词典没有“不可能”
新视界,新使命
这不是一个“STOP”,而是一个“START”
05 群星璀璨——开启超高能伽马天文学时代
发现最高能量光子和首批“PeVatron”
•从美国的 CGRO 卫星到中国的拉索
•天上有很多“PeVatron”
•伽马天文学头顶的“乌云”
•探测伽马光子,就像大海捞针
发现来自“宇宙灯塔”的超高能伽马辐射
•至和元年,客星出天关东南
•再一次刷新“中国超新星”伽马光子能量探测的纪录
•填补标准烛光的超高能辐射空白
捕捉大质量恒星死亡瞬间爆发的“宇宙烟花”
•“亮瞎眼”的猛烈爆发导致多数探测器瞬间“失明”
•穿越 24 亿光年,一束极窄喷流产生的伽马光“照亮”了地球
•来自遥远宇宙的高能光子引发“认知风暴”
发现宇宙中能量超 1 PeV 的大尺度“伽马泡泡”
•天鹅座,大质量恒星的“生死轮回”
•超高能“伽马泡泡”中隐藏着的“宇宙加速器”
• 2.5 PeV 光子,超过“膝区”的宇宙线到底从哪里来
•巨型“伽马泡泡”内部的电磁环境比预期复杂
拉索的四项技术创新
•高精度多节点远距离时钟同步系统“小白兔”——同步精度达 0.2 纳秒
•“无触发”数据获取系统——实现高达 4 GB/s 宇宙线事的“零死时间”观测
•硅光电倍增管首次在切伦科夫望远镜上大规模使用——成倍提高望远镜有效观测时间
•20 英寸微通道板型光电倍增管——大幅提升大灵敏面积光电倍增管的时间测量精度
06 星辰大海——中国科学院高能物理研究所大科学设施矩阵
北京正负电子对撞机
北京同步辐射装置
中国散裂中子源
大亚湾反应堆中微子实验
江门中微子实验
硬 X 射线调制望远镜
高能同步辐射光源
羊八井宇宙线观测站
阿里原初引力波探测实验
引力波暴高能电磁对应体全天监测器
中国空间站高能宇宙辐射探测设施
增强型 X 射线时变与偏振空间天文台
后记
拉索科学发现年表
参考文献
......(更多)
......(更多)