WCDA探測器陣列的三個水池構築物。中科院高能所 供圖
中新網北京1月6日電 (記者 孫自法)記者6日從中國科學院高能物理研究所(中科院高能所)獲悉，該所建於四川稻城的國家重大科技基礎設施高海拔宇宙線觀測站(LHAASO，中文暱稱「拉索」)的水切倫科夫探測器，已於2021年1月初全部建成並投入科學運行。
中國自主研發的WCDA三號探測器核心部件。中科院高能所 供圖
中科院高能所大裝置管理中心介紹說，新年元旦假期，LHAASO的水切倫科夫探測器陣列(WCDA)3號水池注水達到正常工作水位，標誌著WCDA探測器全部建成，全陣列投入科學運行。這也是LHAASO四種類型的探測器陣列中最早完成的一個陣列。
WCDA是LHAASO探測器陣列的重要組成部分之一，探測器總面積為7.8萬平方米，由兩個150米×150米(1號和2號)和一個300米×110米(3號)水池組成，內有3120個探測器單元、6240個光敏探頭。WCDA主體基建工程於2017年6月正式啟動，3個水池歷經3年多建設陸續完成探測器安裝工作：1號水池2019年4月啟動科學運行；2號水池2019年11月運行取數；3號水池2020年10月開始注水並啟動測試運行，2021年1月2日注水高度達到4.3米，正式投入運行。
2020年7月，完成安裝的WCDA三號探測器PMT陣列。中科院高能所 供圖
這3個水池共35萬噸淨水的注水都是在冬季缺水但水質良好的條件下完成，運行人員克服夜間攝氏零下20多度的極大困難，保證原水穩定供給和淨水備制逾3000小時。WCDA探測器研製與安裝團隊主要成員來自中科院高能所、中國科學技術大學、四川大學、山東大學、清華大學和中科院國家空間科學中心等單位，他們在高原缺氧、高寒和重溼度等嚴苛工作環境下完成。
2019年4月，稻城飛成都航班上航拍WCDA探測器陣列的三個水池構築物。 孫自法 攝
中科院高能所表示，根據國際前沿發展動態，LHAASO項目組在WCDA建設過程中通過方案優化，在2號和3號水池中採用中國自主研發的、具備國際上最大靈敏面積的新一代20吋光電倍增管，大幅增強探測器在50--500GeV(1GeV=10的9次方電子伏特)能段的伽馬射線探測能力。WCDA的有效探測面積和靈敏度分別是目前國際上最大同類型實驗的4倍和6倍。
WCDA三號探測器安裝調試工作現場。中科院高能所 供圖
同時，得益於採用大面積光電倍增管所實現的低閾能探測能力，WCDA在銀河系內外甚高能伽馬射線源的探測，包括伽馬暴、快速射電暴、耀變體、引力波電磁對應體等具備瞬變特性的高能輻射信號探測，預期將獲得一系列非常重要的觀測與研究成果。此外，結合一平方公裡陣列(KM2A)，WCDA實現對高能伽馬輻射近4個量級的全覆蓋能譜測量，對深度探索天體的超高能輻射機制，最終揭開超高能宇宙線起源的謎底，將發揮不可或缺的重要作用。
WCDA全陣列觀測到的一個典型宇宙線空氣簇射事例。中科院高能所 供圖
LHAASO位於四川稻城海子山，海拔4410米，由電磁粒子探測器陣列、繆子探測器陣列、水切倫科夫探測器陣列和廣角大氣切倫科夫望遠鏡陣列組成。LHAASO將充分發揮多種探測手段組成的複合式宇宙線探測器陣列的綜合優勢，在高能宇宙線起源、全天區伽馬源搜索、最寬廣的宇宙線能量覆蓋範圍等方面佔據世界領先地位。(完)