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全国科技工作者日 | 于高山之上接收“星际来信”,探索宇宙未知领域

发布日期:2024年05月30日 点击次数:

今天是第8个全国科技工作者日,主题为“弘扬科学家精神,勇当高水平科技自立自强排头兵”。让我们追随山大青岛校区科技工作者的脚步,一起见证科技探索带来的梦想与星光。

以至诚之心报国,以攻坚之心做事。高海拔宇宙线观测站团队,夙兴夜寐,潜心攻关,开启全新伽马射线天文学领域。山东大学前沿交叉科学青岛研究院粒子科学技术研究中心作为观测站参建团队,脚踏实地,锐意进取,自主研制小尺寸光敏探头,积极承担电磁粒子探测器标定,一并开发离线软件框架系统,为高海拔宇宙线观测站实现工程目标奠定基础,尽显山大人在天体物理学领域的贡献与担当。

浩瀚星空藏着多少未解之谜?宇宙的起源是什么?来自宇宙空间的高能粒子束——宇宙线也许是揭开谜底的关键之一。

穿过无垠的太空,当宇宙线抵达地球时,刚好被一颗巨大的“眼睛”所目睹,这颗眼睛坐落在四川稻城4410米的海子山之上,被称作高海拔宇宙线观测站(LHAASO,Large High Altitude Air Shower Observatory)。

观测站是以“宇宙线观测研究”为核心目标的国家重大科技基础设施,是目前世界上最灵敏的超高能伽马探测装置,也是世界上灵敏度最高的甚高能伽马射线源巡天望远镜,以及能量覆盖范围最宽的超高能宇宙线复合式立体测量系统。观测站配备有三个大水池组成的水切伦科夫探测器“品”字形阵列、5216个电磁粒子探测器、1188个缪子探测器和18台广角切伦科夫望远镜,经过长期预研和建设工作,目前已取得一系列具有突破性的重大科学成果,开启了一个全新的伽马射线天文学领域。

高海拔宇宙线观测站(LHAASO)

山东大学前沿交叉科学青岛研究院粒子科学技术研究中心是高海拔宇宙线观测站实验的重要合作单位。近期,山东大学收到中国科学院高能物理研究所的感谢信,信中称 “高海拔宇宙线观测站研制团队” 荣获第28 届“中国青年五四奖章集体”,荣誉的取得离不开前沿交叉科学青岛研究院粒子科学技术研究中心祝成光、黄性涛、冯存峰教授团队在高海拔宇宙线观测站工程研制和建设过程中作出的重要贡献,期待未来能够与山东大学继续携手,在我国迈向世界科技强国的征途上,铸就国之重器,再谱青春华章。

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中国科学院高能物理研究所致山东大学的感谢信

“高海拔宇宙线观测站研制团队”

荣获第28届“中国青年五四奖章集体”

前沿交叉科学青岛研究院粒子科学技术研究中心在观测站实验中承担并完成了小尺寸光敏探头研制、电磁粒子探测器标定以及离线软件框架系统Lodestar等多项任务,性能达到国际领先水平,为高海拔宇宙线观测站实现工程目标奠定了良好基础,发挥了重要作用。其中,冯存峰教授为LHAASO国际合作组山东大学原负责人和小尺寸光敏探头研制负责人,祝成光教授为LHAASO国际合作组山东大学负责人和电磁粒子探测器性能标定负责人,黄性涛教授为LHAASO国际合作组软件平台技术部负责人,刘栋副教授为LHAASO国际合作组超新星中微子物理组召集人。团队骨干成员还包括李腾、尹娜、李长裕、季树龙。

“小尺寸光敏探头,可以理解为高海拔宇宙线观测站这颗眼睛的视网膜”,冯存峰教授解释说,当宇宙线的高能粒子抵达地球大气层的刹那,二者会碰撞出奇样的火花(各种次级粒子),其中的电磁粒子,可以使观测站所配备的电磁粒子探测器中的闪烁体发光,然而这种光并不能直接被肉眼观测到,需要通过“小尺寸光敏探头”将光信号转换成电信号,从而被记录下来。在小尺寸光敏探头的研发过程中,冯存峰教授团队克服种种困难,与位于海南的初创科技企业合作设计生产探头当中的关键仪器设备“光电倍增管”,并实现了设备的国产化。

冯存峰教授在高海拔宇宙线观测站

高海拔宇宙线观测站的实验数据不仅可以帮助针对伽马射线暴、活动星系核等遥远天体的物理现象进行研究,探寻宇宙线的起源,甚至还能探索暗物质等物理前沿问题。如此强大的能力要归功于观测站在当今世界上首屈一指的探测灵敏度和它的“超大规模”。观测站一年内产生的数据,就需要几万张1TB的硬盘才能容纳,但是这些庞杂的数据不能直接用于物理研究。如何将这些数据快速处理出来使其发挥研究价值?软件平台技术团队设计的Lodestar系统应运而生。

作为团队骨干成员的李腾早在学生时代便进入了相关的软件开发领域,并在2015年开始参与高海拔宇宙线观测站实验,实验的数据量之庞大在中国粒子物理实验中前所未有。得益于先前在大亚湾反应堆中微子实验等经历中积累的经验,李腾所在团队少走了不少弯路。但是在Lodestar的开发过程中,他们也曾面临过对技术路线的争论等挑战。按照李腾的话讲,“个人是加法,团队是乘法”。秉持着“碰撞产生火花”的理念,团队内部虚心听取彼此的意见,以扎实的专业技术和协作共享的精神携手推进项目进程。李腾作为核心成员之一,参与设计并开发了我国首个自主知识产权的粒子物理软件系统SNiPER,并基于SNiPER框架推出了离线软件平台Lodestar系统,为观测站的数据处理提供了坚实的技术支撑。

2021年10月,山东大学作为高海拔宇宙线观测站参建团队就曾被授予“优秀团队”奖,李腾、刘栋分别获得了工程建设“先进个人”奖。2023年8月,高海拔宇宙线观测站工程建设总结会在成都天府宇宙线研究中心召开,山东大学团队荣获“重要贡献”奖。作为LHAASO国际合作组山东大学原负责人,冯存峰教授表示:“我们感到非常骄傲和自豪,因为山东大学团队在该项目的合作单位中成果非常突出,确实做了实实在在的贡献。通过参与这项国家重大工程,也为山东大学培育了一支优良团队,帮助众多科研工作者了解从研究构思到落地实践的转化过程。”

2021年10月,山东大学作为

高海拔宇宙线观测站参建团队获得“优秀团队”奖

李腾、刘栋分别获得了工程建设“先进个人”奖

山东大学团队荣获“重要贡献”奖

宇宙无限,信使有痕。正是依靠每一位科技工作者的不息求索,人类才得以对话宇宙,探索未知,在俯仰间感受一粟之小,在浩瀚中寻觅星光宝藏。寰宇之下的人类与未来,无尽的时间与广袤的空间,让我们追随科技工作者的脚步,共享这段尚在解密的征程。

【作者:吕文韬 丁宇欣 张美旗摄影:新华社 受访者提供来源:组织宣传统战部责任编辑:吕文韬 赵玉洁】