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高海拔宇宙线观测站建设获重大进展
——数据获取系统通过鉴定、缪子探测器阵列面积创新高
2019-09-27|文章来源:大装置管理中心 粒子天体中心 |【
 

  9月20日,位于四川省稻城县海子山的国家重大科技基础设施高海拔宇宙线观测站(LHAASO)工程取得重大进展,来自中科院高能物理所、中国科技大学、清华大学、四川大学的专家组,对包括1314个电磁粒子探测器和304个缪子探测器、900探测单元、4台广角切伦科夫望远镜的数据获取系统进行了鉴定验收。数据获取系统的稳定运行标志着LHAASO实验投入甚高能伽马天文观测的探测有效面积达到了空前的272500平方米,覆盖了从600GeV到1PeV宽广的能区,达到了对北天球前所未有巡天扫描灵敏度。同时,实现了10TeV以上宇宙线带电粒子的多参数综合测量,以期对其成份和能量展开精确测量。

  高能物理研究所的LHAASO数据获取团队,设计并研发了一套分布式数据获取方案,包括基于White Rabbit(WR)网络和TCP/IP协议的数据读出、组装、软件触发和数据分流存储。综合性能达到:2800个TCP/IP连接,7.4Gbps读出能力;440个CPU核心集群环境中的在线计算调度能力,并实现软件触发;300MB/s数据存储能力;存储容量101TB。完全胜任LHAASO四种主要探测器阵列的数据获取任务。

图1:数据获取系统鉴定测试部分结果:读出数据量历时曲线,WCDA、KM2A、WFCTA阵列同时运行数据获取

  实现稳定有效观测数据获取的探测器阵列中,缪子探测器阵列由间隔30米的304个缪子探测器组成,实际探测面积达到11000平方米,是LHAASO探测器在10TeV以上具有国际领先的伽马探测灵敏度的关键设备。

  通过地面阵列探测超高能光子来寻找宇宙线起源是宇宙线物理学家的梦想,诺贝尔奖获得者James Cronin曾经在美国尤他海拔1600米的站址建成过1/4平方公里的CASA-MIA实验,但因海拔高度不理想,缪子探测面积仅2700平方米等因素,最终未能探测到超高能伽马光子。随着LHAASO建设的推进,1/4平方公里的地面探测探测器阵列尤其是10000平方米缪子探测器阵列的投入观测,LHAASO已经具备了超高能光子的探测能力。梦想正在逐渐实现。

图2.于2019年9月23日0时28分44秒击中探测器阵列的一个极高能宇宙线事例,电磁离子探测器阵列、缪子探测器阵列和水切伦科夫探测器阵列均被触发。左图为ED+MD地面阵列和WCDA1号装置触发分布,红色圆圈是缪子探测器,蓝点是电磁粒子探测器,右上角为WCDA阵列,粉色为1号装置;右图为探测器触发时间分布。

图3. 地面阵列鸟瞰图,缪子探测器位于锥形土堆下方,白色方块为电磁粒子探测器。


 
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