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              1. 電工所主頁 /  ENGLISH / 

                激動!突破人類認知

                    超高能光子的“加速度”究竟是誰給的? 

                    5月17日,記者從中國科學院高能物理研究所新聞發布會獲悉,國家重大科技基礎設施高海拔宇宙線觀測站“拉索”(LHAASO)在銀河系內發現2個能量超過1拍電子伏特(PeV,1000萬億電子伏特)的光子,這2個超高能光子分別來自天鵝座和蟹狀星云,其中1個光子能量高達1.4 PeV。 

                    這是人類迄今觀測到的最高能量光子,突破了人類對銀河系粒子加速的傳統認知,開啟了超高能伽馬天文學的新時代。相關研究成果在線發表于《自然》雜志。 

                    對此,《自然》物理科學總編輯卡爾·澤梅里斯評論道,這些激動人心的發現盡管還很初步,但卻因為部分建成的“拉索”的觀測工作才成為可能。未來待“拉索”全部完工后,相信還會發現更多這樣的伽馬源。這些發現讓我們離了解高能宇宙線起源又近了一步。 

                    · 過去預言的宇宙線加速源能量極限并不存在 

                    “拉索”位于四川省稻城縣海拔4410米的海子山,是世界上最大的高海拔宇宙線觀測裝置,目前尚在建設中。宇宙線是一種帶電粒子,在宇宙中以接近光速的速度飛行。 

                    利用“拉索”已經建成的1/2規模探測裝置11個月的觀測數據,科學家發現了12個穩定伽馬射線源,它們都具有超高能光子輻射,并且都穩定地延伸到PeV附近,甚至“拉索”還探測到迄今人類從未見過的1.4 PeV的最高能量伽馬光子。 

                    “這些發現表明銀河系內普遍存在能夠將粒子加速至能量超過1 PeV的加速器,并不存在一個過去預言的銀河系宇宙線加速源能量極限,打開了‘超高能伽馬’這一高能天文窗口?!?/span>中科院高能所研究員、“拉索”首席科學家曹臻說。 

                    此前,銀河系內的宇宙線加速源存在能量極限是個“常識”,過去預言的極限就在1PeV附近,導致伽馬射線能譜在0.1 PeV以上有“截斷”現象。“拉索”的發現完全突破了這個“極限”,觀測到的伽馬射線能譜在0.1 PeV以上并有沒有“截斷”現象,確定了銀河系宇宙線加速源不存在PeV以下的加速極限。 

                    “‘拉索’的新發現表明,以天鵝座恒星形成區的天體群、蟹狀星云等為代表的年輕的大質量星團、超新星遺跡、脈沖星風云等是銀河系超高能宇宙線起源的最佳候選天體,這就向著解決宇宙線起源這一科學難題邁出了至關重要的一步?!辈苷檎f。 

                    · PeV伽馬光子首現天鵝座區域和蟹狀星云 

                    PeV光子的探測是伽馬天文學的一座里程碑,承載著伽馬天文界的夢想,長期以來一直是伽馬天文發展的強大驅動力。 

                    事實上,上世紀80年代伽馬天文學爆發式發展一個重要的誘因就是挑戰PeV光子極限。天鵝座恒星形成區是銀河系在北天區最亮區域之一,擁有多個具有大量大質量恒星的星團,大質量恒星的壽命只有百萬年的量級,因此星團內部充滿大量恒星生生死死的劇烈活動,具有復雜的強激波環境,是理想的宇宙線加速場所,被稱為“粒子天體物理實驗室”。 

                    “拉索”在天鵝座恒星形成區首次發現PeV伽馬光子,使得這個本來就備受關注的區域成為超高能宇宙線源的最佳候選者。該區域以后自然是“拉索”以及相關的多波段觀測乃至于多信使天文學的巨大熱門,有望成為解開“世紀之謎”的突破口。 

                    同時,歷史上對蟹狀星云大量的觀測研究,使之成為幾乎唯一具有清晰輻射機制的標準伽馬射線源,跨越22個量級的光譜精確測量清楚地表明其電子加速器的標志性特征,然而,“拉索”測到的超高能光譜,特別是PeV能量的光子,嚴重挑戰了這個高能天體物理的“標準模型”,甚至于對更加基本的電子加速理論提出了挑戰。 

                    · 國家高能物理科學數據中心是幕后支撐者 

                    這一發現離不開海量數據的支撐以及高效的數據處理平臺。 

                    “拉索”實驗的數據產生率達到每秒10000兆比特以上,每年365天不間斷運行。為了高效管理和分析這些海量的科學數據,國家高能物理科學數據中心為“拉索”建立了完整的數據服務平臺,實現數據的采集、匯交、存儲、共享及處理?!袄鳌睌祿掌脚_由稻城海子山、北京高能所雙數據中心以及合作單位的分布式計算站點組成。 

                    “到目前為止,“拉索”積累的數據總量達到10PB,文件數達到2億個?!眹腋吣芪锢砜茖W數據中心主任陳剛介紹。 

                    建立在“拉索”觀測基地的稻城海子山數據中心海拔4410米,是全球最高的數據中心之一。雖然全年平均氣溫只有1度,但是空氣稀薄,傳統的風冷制冷技術存在CPU局部過熱問題,會導致CPU降頻或者死機。浸泡式液冷技術需要采用特定的硬件及泵站,維護復雜,不能滿足無人值守的需要。 

                    “為此,我們采用中科院電工所先進的表貼式無泵自循環蒸發冷卻系統,并將熱量排放到裝配大廳,實現余熱利用,綠色節能,無人值守,維護方便,高海拔數據中心的創新運行模式有力保障了‘拉索’數據采集系統以及在站數據處理系統的穩定運行?!标悇傉f道。 

                        轉自:科技日報微信公眾號

                        鏈接:https://mp.weixin.qq.com/s/pezuNp03PgQTykwS1rkpkQ

                 

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