云南大学助力国家重大科技基础设施建设

云南大学

2023 年5 月10 日，中科院高能物理研究所主持的国家重大科技基础设施高海拔宇宙线观测站（LHAASO）顺利通过国家验收。云南大学作为主要建设单位之一，完成了三大阵列之一的广角切伦科夫望远镜（WFCTA）阵列核心部件硅光电倍增管成像探头(相机)的研制和生产，为LHAASO 项目取得重大科学发现做出了贡献。

宇宙线是来自宇宙空间的高能带电粒子，从1912年发现至今已逾百年，其起源仍然是未解之谜。瞄准这一世纪难题，中科院高能所联合国内多家单位开展了多年预研，并申报了LHAASO 项目。2015 年12 月31 日获得国家发展和改革委员会批复立项，主体工程于2017 年动工，于2021 年完成全部探测器建设，先后通过由主管部门中国科学院组织的工艺、建安、财务、设备资产和档案五个专业组验收。自探测器建成投入观测的短短两年间，LHAASO 已经取得多项突破性的重大科学成果，在Nature、Science、Physical Review Letters 等国际顶级期刊发表多篇论文。已成为当前国际粒子天体物理领域三大实验设施之一，对促进该领域实现重大原创突破、带动前沿交叉学科发展和国际合作具有重要意义。

自2009 年起，云南大学在张力教授带领下，成立了LHAASO 云南大学合作组，参与了LHAASO 项目的预研，一直承担着WFCTA 的研究和设计工作。2015 年LHAASO 项目正式实施后，继续负责WFCTA的相机研制工作，是国内少数几家承担LHAASO 探测器研制任务的核心单位之一。WFCTA 作为LHAASO的三大主探测器之一，一共由18 台望远镜组成，它利用成像方式观测宇宙线在大气簇射中产生的光信号，进而间接测量宇宙线的物理参数。如果把WFCTA 比作人眼，那么相机就是视网膜，是WFCTA 的核心器件。LHAASO 云南大学合作组于2018 年10 月下旬完成工程样机制造，于2019 年6 月通过国内专家组评审。在相机评审鉴定会上，专家组对其研制技术、工艺、质量管理、在站运行和性能测试进行了严格评审。经过评审，专家组对云南大学承担的工作给予了高度评价。 2021 年5 月，18 台LHAASO-WFCTA 相机全部交付并稳定在站运行。2021 年10 月，LHAASO 通过工艺验收，云南大学参建团队被授予“优秀团队奖”，相机制造技术负责人葛茂茂获得了项目组的“先进个人”称号。

图2 LHAASO 首席科学家在云南大学WFCTA 相机实验室指导研制工作

验收专家组在总结LHAASO 的创新点时指出：“首次在大视场成像切伦科夫望远镜中大规模使用新型硅光电管，彻底改变了这类望远镜不能在月夜工作的传统观测模式，实现了有效观测时间的成倍增长”。

LHAASO 首席科学家曹臻研究员在工程建设总结会上说：“10 年前，我国能够制造宇宙线探测器的单位屈指可数，现在又多了一家，就是云大。LHAASO 项目的实施，为我们打造了一支富有战斗力的探测器研制队伍和良好的实验室条件，我们要保存好、发展好这支队伍，为解决更具挑战、更有成果的工作做好准备。”云南大学将继续开展地基高能天文研究，为下一步计划开展的国家重大科研仪器项目大型超高能伽马源立体跟踪观测设备(LACT)建设继续发挥核心作用，促进云南大学天文学一流学科的发展。

图3 高海拔宇宙线观测站(LHAASO)优秀参建团队奖状

图4 矗立在海拔4410 米雪域高原的WFCTA 望远镜

图5 云南大学制造的WFCTA SiPM 相机