中国高空宇宙线观测站的水切伦科夫探测器阵列已全部建成并投入运行
WCDA探测器阵列的三种池结构。图片由中国科学院高能研究所提供
中新网1月6日电(记者孙子发)记者6日从中国科学院高能物理研究所(中国科学院高能研究所)获悉，建于四川稻城的国家重大科技基础设施高空宇宙线观测站(LHAASO，中文昵称“Laso”)水切伦科夫探测器已于2021年1月初竣工并投入科学运行。
中国自主研发的WCDA 3号探测器核心部件。图片由中国科学院高能研究所提供
据中科院高能所大型设备管理中心介绍，元旦假期期间，LHAASO WCDA 3号池注满水达到正常工作水位，标志着WCDA探测器的完成和整个阵列的科学运行。这也是LHAASO四种探测器阵列中最早的一种。
WCDA是LHAASO探测器阵列的重要组成部分之一，总面积为78，000平方米，由两个150米 150米(1号和2号)和一个300米 110米(3号)水箱组成，其中包含3，120个探测器单元和6，240个光敏探测器。WCDA主要基础设施项目于2017年6月正式启动。经过三年多的建设，探测器的安装陆续完成：1号池于2019年4月开始科学运行；2号池于2019年11月运营；3号池2020年10月开始注水，开始试运行。2021年1月2日，注水高度达到4.3米，正式投产。
2020年7月，安装了WCDA 3号探测器的光电倍增管阵列。图片由中国科学院高能研究所提供
这三个水池35万吨纯净水的注水是在冬季缺水但水质良好的情况下完成的。操作人员克服了夜间零下20摄氏度的巨大困难，保证了原水的稳定供应和3000小时以上纯净水的配制。WCDA探测器研制和安装团队的主要成员来自中国科学院高能研究所、中国科学技术大学、四川大学、山东大学、清华大学和中国科学院国家空间科学中心等。它们是在恶劣的工作环境中完成的，如高空缺氧、寒冷和湿度大。
2019年4月，WCDA探测器阵列的三个水池结构在稻城至成都的飞行中被航拍。孙子发
中国科学院高能研究所表示，根据国际前沿发展，LHAASO项目组在WCDA建设过程中采用了中国自主研发的、世界上最大敏感面积的新一代20英寸光电倍增管，大大增强了探测器在50-500 GeV(1 GeV=10 9次幂电子伏)能量范围内的射线探测能力。WCDA的有效探测面积和灵敏度是世界上最大的同类实验的4倍和6倍。
WCDA 3号探测器安装调试现场。图片由中国科学院高能研究所提供
与此同时，由于利用大面积光电倍增管实现了低阈值能量探测能力，WCDA对银河系内外极高能量伽马射线源的探测，包括对伽马射线爆发、快速无线电爆发、耀斑变体和引力波电磁对应物等具有瞬态特征的高能辐射信号的探测，有望获得一系列非常重要的观测和研究结果。此外，结合平方公里阵列(KM2A)，WCDA可以测量近四个数量级的高能伽马辐射全覆盖光谱，这将在探索天体超高能辐射机制，最终揭开超高能宇宙射线起源之谜方面发挥不可或缺的作用。
WCDA阵列观测到的典型宇宙射线空气簇射。图片由中国科学院高能研究所提供
LHAASO位于四川稻城海子山，海拔4410米。它由电磁粒子探测器阵列、子木探测器阵列、水切伦科夫探测器阵列和广角大气切伦科夫望远镜阵列组成。LHAASO将充分发挥由各种探测手段组成的复合宇宙线探测器阵列的综合优势，在高能宇宙线起源、全天搜索伽马源、宇宙线能量覆盖面最广等方面占据世界领先地位。(结束)