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高海拔宇宙線觀測站建設獲重大進展
——數據獲取系統通過鑒定、繆子探測器陣列面積創新高
2019-09-27|文章來源:大裝置管理中心 粒子天體中心 |【
 

  9月20日,位于四川省稻城縣海子山的國家重大科技基礎設施高海拔宇宙線觀測站(LHAASO)工程取得重大進展,來自中科院高能物理所、中國科技大學、清華大學、四川大學的專家組,對包括1314個電磁粒子探測器和304個繆子探測器、900探測單元、4臺廣角切倫科夫望遠鏡的數據獲取系統進行了鑒定驗收。數據獲取系統的穩定運行標志著LHAASO實驗投入甚高能伽馬天文觀測的探測有效面積達到了空前的272500平方米,覆蓋了從600GeV到1PeV寬廣的能區,達到了對北天球前所未有巡天掃描靈敏度。同時,實現了10TeV以上宇宙線帶電粒子的多參數綜合測量,以期對其成份和能量展開精確測量。

  高能物理研究所的LHAASO數據獲取團隊,設計并研發了一套分布式數據獲取方案,包括基于White Rabbit(WR)網絡和TCP/IP協議的數據讀出、組裝、軟件觸發和數據分流存儲。綜合性能達到:2800個TCP/IP連接,7.4Gbps讀出能力;440個CPU核心集群環境中的在線計算調度能力,并實現軟件觸發;300MB/s數據存儲能力;存儲容量101TB。完全勝任LHAASO四種主要探測器陣列的數據獲取任務。

圖1:數據獲取系統鑒定測試部分結果:讀出數據量歷時曲線,WCDA、KM2A、WFCTA陣列同時運行數據獲取

  實現穩定有效觀測數據獲取的探測器陣列中,繆子探測器陣列由間隔30米的304個繆子探測器組成,實際探測面積達到11000平方米,是LHAASO探測器在10TeV以上具有國際領先的伽馬探測靈敏度的關鍵設備。

  通過地面陣列探測超高能光子來尋找宇宙線起源是宇宙線物理學家的夢想,諾貝爾獎獲得者James Cronin曾經在美國尤他海拔1600米的站址建成過1/4平方公里的CASA-MIA實驗,但因海拔高度不理想,繆子探測面積僅2700平方米等因素,最終未能探測到超高能伽馬光子。隨著LHAASO建設的推進,1/4平方公里的地面探測探測器陣列尤其是10000平方米繆子探測器陣列的投入觀測,LHAASO已經具備了超高能光子的探測能力。夢想正在逐漸實現。

圖2.于2019年9月23日0時28分44秒擊中探測器陣列的一個極高能宇宙線事例,電磁離子探測器陣列、繆子探測器陣列和水切倫科夫探測器陣列均被觸發。左圖為ED+MD地面陣列和WCDA1號裝置觸發分布,紅色圓圈是繆子探測器,藍點是電磁粒子探測器,右上角為WCDA陣列,粉色為1號裝置;右圖為探測器觸發時間分布。

圖3. 地面陣列鳥瞰圖,繆子探測器位于錐形土堆下方,白色方塊為電磁粒子探測器。


 
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