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宇宙线不雅测走进中黉舍园宇宙线

东直门中学宇宙线不雅测站

学生研制的便携式伽马辐射检测仪

■通信员 朱爱平易近 本报记者 胡珉琦

关于栖身在地球上的人类来说,宇宙线是咱们可以或许获得的来自太阳系外的独一的物资样本。一百多年来,人类对宇宙线的研讨始终没有遏制过。新世纪物理学前沿有11个严重迷信问题,此中一个就是宇宙线的发源、加快和流传问题。

凡是探究如许尖深的物理学识题只能是迷信家的专利,实在否则。从上个世纪末开始,就有来自全天下的中学生插手宇宙线不雅测的团队,近两年来,这个团队中也呈现了中国粹生的身影,他们来自北京市东直门中学。

在寰球迷信家背后宣读试验陈诉

2016年11月30日,对北京市东直门中学的学生们来说是个出格的日子。由于他们经由过程收集到场了国际宇宙日的视频集会,并在会上宣读了本身的试验陈诉。这曾经是他们第二次到场该系列运动了。

这一集会的目的,是让全天下的学生团组用一地利间,在迷信家的指示下,进修宇宙线基本常识,交流各黉舍宇宙线探测器的运转环境和近一年中所取得的试验成果。

在2016年的国际宇宙线日运动中,东直门中学的同窗们供给了广延年夜气簇射试验数据,2017年,他们又供给了μ子试验成果。

这些学生之以是能介入到这项运动中,是由于东直门中学在中国迷信院高能物理研讨所迷信家的指示下,建成并运转着中国第一台中黉舍园宇宙线不雅测站。这一不雅测站就放置在黉舍教授教养楼的楼顶上,由9个闪耀探测器、前端电子学、旌旗灯号数字化电路、光电转换、GPS时钟、旌旗灯号光缆、微机及时在线节制和数据收罗体系等组成。

4年前,学生们第一次熟悉了中科院高能物理所的迷信家,并在他们的光顾助放学习制造了伽马辐射检测仪和检测仪。同窗们在试验中着手测试探测器和元器件,相识电子学线路、焊接电路、设计电源、进修画图,乃至还测验考试设计外装盒子、打孔、刷油漆。整个流程上去,学生们长了不少常识,也练会了不少本事。

这一迷信进校园运动彻底激起了各人对迷信研讨的兴致,于是,他们将眼帘转向了宇宙线物理。关于宇宙线不雅测站,学生们从对试验装配的猎奇到亲主动手组装,相识试验的全历程,再到到场宇宙日的运动,用英文宣读论文。

这一系列历程不只坦荡了他们的视野,进步了着手能力,更紧张的是晋升了他们对介入迷信研讨的自大心。恰是有了这些基本技术的堆集,有的学生在进入年夜黉舍园后的第一年就着手设计制造了呆板人。

不雅测阵列因黉舍而扩展

让迷信家和黉舍结合起来,把宇宙线试验装配放到校园中去,是上世纪末加拿年夜人提出的一项创意。

持久以来,迷信家们对宇宙线广延年夜气簇射进行了年夜量的研讨。为了可以或许全天空探测1017eV至1021eV的极度高能宇宙线,高空上的试验阵列也越做越年夜。

今朝天下上最年夜的试验装配坐落在南美的阿根廷,它于2008年建成,占高空积有3000平方公里,介入名目研讨的迷信家有好几百人,别离来自17个国度的70多家研讨机构。此刻,迷信家正在北半球美国的南科罗拉多州建造另一个年夜型宇宙线不雅测站,它的占高空积更是到达创纪录的2万平方公里。

即便如斯,迷信家们依然面对一个问题:怎么才气获得更年夜面积的不雅测阵列?

加拿年夜人的规划是,让迷信家进校园,对有兴致的同窗普及宇宙线物理常识,并开展试验技术培训,继而让学生们介入试验的组装和通例运转,并进行数据的提取和阐发。

1998年,加拿年夜艾伯塔的ALTA试验率先投入运转。到了2016年,加拿年夜曾经在3个都会的17个黉舍成立了宇宙线试验站。

如今,这类试验在欧美多国年夜量开展起来,尤其是在美国,曾经有百余个黉舍试验站,此中加州洛杉矶地域就有88个之多。在欧洲地域,荷兰、芬兰、瑞典、捷克、波兰、比利时、意年夜利、英国、法国、葡萄牙、德国等十几个国度先后建造了或正在建造黉舍宇宙线年夜气簇射阵列。

近年来,亚洲国度和地域也插手到了这一试验行列。在上一届国际宇宙线日运动中,除中国年夜陆团队,另有中国台湾地域、马来西亚和印度的中学生团队。按照运动组织者刊发的会报,中国年夜陆团队是亚洲独一供给了试验成果的团队。

据不齐全统计,今朝,寰球共有此类校园试验站230个,在建中的约有350个。开展的试验绝年夜大都接纳闪耀探测器,少数接纳了高阻板或微波天线;配以电子学仪器,用微机完成主动节制、运转监测和数据收罗;应用寰球定位体系(GPS)天线,供给相对的时间基准。探测器一样平常固定在黉舍修建物的房顶上,由黉舍卖力运转和维护。各黉舍试验站得到的数据,汇总到一路进行离线阐发,得出物理成果。

为孩子们关上迷信新寰宇

宇宙线试验站进校园之以是越来越遭到器重,是由于迷信家们以为,从研讨角度,遍布寰球的校园宇宙线阵列笼罩面积年夜,无利于活着界规模内探测和记载极度高能宇宙线和由极度高能宇宙线粒子孕育发生的簇射。

在美国,IBM捐赠了数目可不雅的计较机用于各黉舍探测器的数据网络,年夜型物理试验室则供给了探测器必须的紧张部件,美国动力部国度迷信基金会供给了一些名目的持续运转经费,并成立了寰球中学生宇宙线网e-Lab来进行国际互助、共享试验数据和研讨结果。

一段时期以来,美国中学生的数学和物理学成就差能人意,年夜学里在读的数学和物理学业余博士研讨生多为亚洲孩子。但在年夜量校园宇宙线试验站成立以来,这一环境有所改不雅。美国的一项查询拜访统计显示,学生们对物理学的兴致有所进步,报考年夜学物理业余的人数也在增多。

同样,在海内,国度也加年夜了对中小学生科技教育的经费撑持。东直门中学宇宙线试验装配的建造恰是得益于国度的这项政策。

中国地区广漠,地形庞大,海拔高度从1米到4500米都有黉舍,学生生齿浩繁,这是海内开展宇宙线研讨得天独厚的前提。是以,要是能对黉舍宇宙线试验赐与更年夜的存眷与撑持,率先在北京、上海等教育资源富厚的都会成立中学和年夜学宇宙线试验站收集,进而构成一个全国性的阵列,就可能得到更多更好的试验结果,同时,也能给孩子们的将来关上一片新的寰宇,在他们之中可能呈现更多的物理学喜好者,乃至是真正的迷信家。

《中国迷信报》 (2018-01-05 第3版 科普)
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