12月6日,中冶京誠設計與施工的高海拔宇宙線(xiàn)觀(guān)測站舉行“繆子探測器陣列主體工程完工暨LHAASO-3/4陣列的科學(xué)運行啟動(dòng)儀式”。經(jīng)過(guò)兩年半的建設,包括917個(gè)繆子探測器與4008個(gè)電磁粒子探測器的高海拔宇宙線(xiàn)觀(guān)測站3/4規模陣列正式投用,標志著(zhù)全球高能伽馬探測靈敏度最高的同類(lèi)觀(guān)測站建成。
宇宙線(xiàn)高能粒子是人類(lèi)獲取太陽(yáng)系外物質(zhì)樣本的唯一渠道,但由于大氣層的保護,宇宙線(xiàn)的能量在穿過(guò)大氣層的過(guò)程中,大部分都被吸收了,而在高海拔地區布局探測器,就是為了搶在大氣層吸收前,捕捉到更多的次級粒子,獲取更多信息。高海拔宇宙線(xiàn)觀(guān)測站從2008年前期預研開(kāi)始,歷時(shí)6年,最終選址稻城縣海子山,平均海拔4410米,地形地貌十分復雜。該宇宙線(xiàn)觀(guān)測站系國際宇宙線(xiàn)研究中心與中國科學(xué)院、清華大學(xué)等單位聯(lián)合研制的全球北天區宇宙線(xiàn)觀(guān)測站??娮犹綔y器(MD)是其4種探測手段之一,主要用于區分伽馬射線(xiàn)中的宇宙線(xiàn)本底,從而大大提高伽馬射線(xiàn)探測的靈敏度。WCDA實(shí)現甚高能中低能段(100GeV-30TeV)對整個(gè)北天區伽瑪源的巡天觀(guān)測,巡天靈敏度將達到世界最佳水平。
中冶京誠承建的1188個(gè)MD陣列主體工程是本項目探測陣列中的核心部件,其設計、制作與安裝面臨巨大挑戰:部分探測器處于沼澤區域,在雨季長(cháng)期處于水位線(xiàn)以下,極容易滲水;當地最大晝夜溫差可達30多度,而罐體內的溫差年變化不能超過(guò)5度;內部放置的水袋,面臨長(cháng)途運輸、壓差變化、吊裝鋪設各環(huán)節防滲漏的難題。自2018年開(kāi)工建設以來(lái),中冶京誠項目部專(zhuān)門(mén)成立了研發(fā)團隊,接連攻克了結構設計、抗滲設計、無(wú)壓實(shí)覆土回填等多項技術(shù)難關(guān),具體采用大斷面+混凝土筒體的組合形式,并開(kāi)展相關(guān)焊接工藝研究,確保了探測器外殼的結構空間性能穩定;進(jìn)行鋼蓋和混凝土筒體結合面防滲漏止水材料的選型、安裝工藝及容許空間、防老化和密封性系列試驗研究,解決了連接材料的功能性和耐久性問(wèn)題;通過(guò)獨立松土堆方、可變坡比、固土成型設計方案及施工工藝,分析不同回填材料性能及松土堆積效果,在無(wú)機械夯實(shí)情況下,實(shí)現了土方回填達到設計坡比要求。項目人員長(cháng)期進(jìn)駐現場(chǎng),克服高寒缺氧、施工條件簡(jiǎn)陋、人機降效明顯、氣候條件多變等諸多困難,目前,已投用的1077個(gè)探測器無(wú)一滲漏,探測器精度全部達標,圓滿(mǎn)完成建設任務(wù)。
隨著(zhù)主體工程的完成,高海拔宇宙線(xiàn)觀(guān)測站探索高能宇宙線(xiàn)起源、開(kāi)展相關(guān)的高能輻射、天體演化以及暗物質(zhì)分布等的基礎科學(xué)研究征程,正式拉開(kāi)序幕。剩余的111臺繆子探測器的超純水灌注以及探測器調試等工作將在明年春季完成。屆時(shí),整個(gè)繆子探測器陣列將全部投入運行。2021年,LHAASO一經(jīng)全面建成便有望占據國際領(lǐng)先地位,創(chuàng )造巨大的科學(xué)價(jià)值,助力破解科學(xué)研究的世紀謎題。
