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【大紀元6月29日訊】.宇宙線是自動送上門來的宇宙空間的高能粒子流，也是人類能夠獲得來自太陽系之外的唯一物質樣品
.今天，人類仍然不能准确說出宇宙射線是由什么地方產生的
.ARGO在希腊神話中是一個長著百只眼睛從不休息的巨怪，用它表征羊八井”地毯”的工作特點是十分生動的
1912年，德國科學家韋克多.漢斯帶著電离室在乘气球升空測定空气電离度的實驗中，發現電离室內的電流隨海拔升高而變大，從而認定電流是來自地球以外的一种穿透性極強的射線所產生的，于是有人為之取名為”宇宙射線”。二十世紀30至50年代，作為當時唯一可利用的高能粒子源，在宇宙線中相繼發現了一系列基本粒子，推動了早期粒子物理學和高能加速器的發展。
為了有效和長期對宇宙射線進行觀測，各國都相繼建立了觀測站。1943年，蘇聯在亞美尼亞建立了海拔3300米的阿拉嘎茲高山站；日本在戰后建立了海拔2770米的乘鞍山觀測所；1954年我國建立了海拔3200米的云南東川站。
1990年，中日合作在海拔4300米的羊八井建立了西藏羊八井宇宙射線觀測站，10年來，他們在污天文、太陽活動監測和”膝區物理”等方面取得了丰碩成果。2000年以來，中意合作AR??GO試驗又在羊八井啟動實施。6月4日，科技部、中科院、國家自然科學基金委、西藏自治區人民政府及意大利INFN等有關領導和一批中意科學家齊集西藏羊八井，慶祝ARGO實驗室的落成。近日記者在中科院高能物理研究所見到了中方項目發言人譚有恒研究員，向他詢問了關于羊八井及宇宙線實驗的一些事情。
記者：接收宇宙線需要什么程序？
譚有恒：我們知道，宇宙線主要是由質子、氦核、鐵核等裸原子核組成的高能粒子流；也含有中性的污射線和能穿過地球的中微子流。它們產生于宇觀環境下的高能微觀過程，在星系際、銀河中加速和傳播，進入太陽系的還受到太陽風的調制，其中一些最終穿過大气層到達地球。除中微子外，它們在穿過大气層時都要与大气中的氧、氮等原子核發生碰撞，并轉化出次級宇宙線粒子，這樣一代一代地級聯下去，將會產生一個龐大的粒子群。這一現象是1938年由法國人奧吉爾在阿爾卑斯山觀測發現的，并取名為”廣延大气簇射（EAS）”。
人們正是通過這种EAS現象，在地面對高能宇宙線進行觀測淬取原初宇宙線的性質及其攜帶的宇觀和微觀信息。人類對宇宙射線的觀測研究，依据能量与對象的不同，有三种獨立的觀測方式，即：空間觀測、地面觀測、地下（或水下）觀測。其中，空間實驗最直接，但規模和能量受限；地下實驗基地建設成本高、探測器龐大；地面實驗則最為方便和廉价、規模不受限，我們中國還擁有得天獨厚的地理优勢。
記者：為什么要在羊八井建觀測站？請描述一下那里的環境。
譚有恒：廣延大气簇射在大气層中有其發生、發展和衰亡的過程。能量低于1013電子伏特的宇宙線粒子引起的大气簇射很難到達3000米以下的低空，1015－1016eV廣延大气簇射在4000米處發展到極大。因而在那里可能把地面觀測閾能下擴至現有探測技術尚未達到的1011eV的空白能區，并對”膝區”宇宙線進行精确的觀測研究，然而并非任何4000米高山都能成為有效的常年觀測站址。羊八井地處西藏念青唐古拉山腳下，海拔4300米，那里終年無積雪，地勢平坦開闊，交通便利，有地熱電厂，有光纖通訊，有4千多常住人口和業已存在的兄弟單位及必要的生活服務設施，距地區首府拉薩城僅90公里之遙，因此具備建立一個大型的常年性國際高海拔科學實驗室最必需的一切條件。
10年來，中日合作實驗在羊八井的成功堅持和逐年發展，證明了羊八井得天獨厚的地理環境优勢是開發高海拔蘊涵的物理潛能的保證。
記者：請介紹一下与國外合作情況。
譚有恒：羊八井觀測站于1984年選址，1989年啟建，1990年初步建成，并組成以中科院高能所和日本東京大學宇宙線所牽頭的羊八井合作組，開始中日合作AS污試驗。現在中日合作試驗已進入第三期，設備的規模擴到了1990年的10倍，在污源尋找、”膝區”能譜和太陽活動監測等方面取得了重要結果。現在中意合作ARGO實驗又進入了設備建造安裝階段，羊八井宇宙線觀測站成了事實上的國際開放實驗站。ARGO實驗近期將集中于污天文，特別是在當前尚無有效實驗手段的空白能區內的宇宙污暴及污源的尋找，利用月亮和地磁場組成空間磁譜儀對宇宙線反質子丰度的測量，超高能宇宙線”膝區物理”及以宇宙線為探針對太陽活動和日地環境進行持續監測等方面的研究。
記者：日本合作項目是否達到了預期的目的？最大的收獲是什么？
譚有恒：原原本本的預期目標并未達到，如認證”天鵝”座X－3為超高能污源的努力失敗，因為它根本就不是。但意外的收獲也很多。目前，中日合作已進行到第三期，AS污陣列的有效面積增加到22000m2。以高顯著性觀測到來自蟹狀星云的3－10TeV穩定污流及活動星系核Mrk501在1997年的污強暴發和Mrk421在2000年及2001年的几次短期污暴發（out??bursts），并在超高能宇宙線”膝區”全粒子譜和質子譜測量上取得突出進展；還獨家測出了太陽陰影對太陽位置的偏移，開始了以宇宙線太陽影圖監測太陽活動和行星際空間環境變化的探索歷程。中日合作還計划于2002年再增加200個探測器，將陣列有效面積擴大至37000m2并在2004年建造一個EAS芯探測器專門用于”膝區物理”的研究。故總體說是十分滿意的。
記者：ARGO項目中5000m2RPC全覆蓋式”地毯”陣列是一個什么概念？項目的研究目標是什么？
譚有恒：此前的EAS陣列都是多點取樣式，取樣比在0．1％到1％（羊八井加密陣列）之間，”地毯”意味著近100％的取樣比，即把到達的EAS粒子一网打盡。可以想像它有降低探測閾能近百倍，或通過對粒子分布樣式分辨宇宙線原初成分的潛能。同時，它還保持了傳統陣列全天候和寬視場的优點，這對持續監測、系統地巡天和發現突發事件是十分必要的。”ARGO”在希腊神話中是一個長著百只眼睛從不休息的巨怪，用它表征羊八井”地毯”的工作特點是十分生動的。
中意項目的探測器采用RPC（高阻板粒子探測器），計划將在實驗大廳中安裝1848個，單個面積3．5m2的RPC，其中”地毯”部分面積有74．4×77．9米。它將以比目前數十倍更低的閾能和10倍更高的靈敏度，力爭在亞甚高能污天文、宇宙反質子流測量、太陽活動短期變化的監測研究及”膝區物理”的突破性攻關等目標上做出原創性成果。
記者：”從未觀測過的能區”指的是什么？目前羊八井的觀測优勢在哪里？
譚有恒：指20GeV到250GeV能區，這是指此前的空間探測器和地面大型契侖可夫成像望遠鏡分別能達到的能量最高限和最低限。這中間一定有很多新東西，是國際上數個空間和地面計划激烈競爭的場所。ARGO對下一代空間實驗的优勢在于成本低、設備大、事例多；對下一代契侖可夫望遠鏡的优勢則在于其全日制和全北天同時觀測。需要指出的是并非在任何地方都能建設和高質量的運行:”地毯”，必須有羊八井這樣的高度和環境，”地毯”才能創造這樣的奇跡。 (http://www.dajiyuan.com)
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