高海拔宇宙線探測虛擬仿真實驗是西南交通大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：高海拔宇宙線探測虛擬仿真實驗
- 建設院校： 西南交通大學
- 課程負責人： 祝鳳榮
- 授課教師：何鈺、劉虎、王陽、陳龍
課程性質,教學目標,
課程性質
課程背景
宇宙線是來自宇宙空間的高能粒子。宇宙線含有多種成分,其中90%為質子,氦核和其它重核不超過10% ,電子成分不超過1% ,能量高於1兆電子伏特的光子占比在0.1%-1%之間。宇宙線的起源、傳播和加速等基本問題是當前天體物理學及相關交叉學科前沿研究領域。高海拔宇宙線觀測站( Large High Altitude Air Shower Observatory, LHAASO )是十四五期間的國家重大科學基礎設施項目, 總投資12億元,2021年全面建成,將成為多國參與合作研究的國際高海拔宇宙線研究中心。LHAASO由1.3 km2的平方公里探測器陣列(Kilometer SquareArray, KM2A)、78000 m2的水切倫科夫陣列(Water Cherenkov Detector Array, WCDA)和總共18台的廣角切倫科夫望遠鏡陣列(WideField-of-view Cherenkov Telescopes Array, WFCTA)三種探測器陣列構成,可以探測1011 eV到1015 eV的伽馬射線和1013 eV到1018 eV的宇宙線,極大地提高了伽馬射線和宇宙線的測量精度。2021年5月LHAASO發布了首批重大科學成果:發現了拍電子伏( 1015 eV )超高能伽馬射線源,開啟了超高能伽馬天文新時代! LHAASO宇宙線探測技術是高校培養複合型人才的重要教學內容,但LHAASO實驗條件苛刻、成本高昂,難以在高校實驗室開展教學。
在消化吸收LHAASO科研技術和成果的基礎上,西南交通大學教學團隊自主研發了該虛擬仿真實驗。本課程對宇宙線的廣延大氣簇射過程、三大探測器陣列( WFCTA、WCDA和KM2A)探測宇宙線的原理和過程,及數據採集與處理進行了虛擬仿真。本課程具象化了宇宙線物理概念及探測技術,提供了沉浸式、趣味性全過程實驗體驗,加深學生對物理思想和科技前沿技術的理解,增強其民族自信心和自豪感。本課程對人才培養、全民科普教育等具有重要意義,有利於激勵更多的人才投身到祖國的基礎研究事業。
教學目標
基於LHAASO虛擬仿真,弓|進線上服務教學,達到以下幾個方面的教學目標:
(1)了解宇宙線成分、能譜、廣延大氣簇射、切倫科夫輻射等相關基礎知識。
(2)了解地面廣延大氣簇射探測的實驗研究技術及方法。
(3 )掌握WFCTA、WCDA. KM2A宇宙線探測的設計原理和相關實驗數據的處理方法。
(4 )提升學生解決複雜問題的綜合能力,培養學生科學探索精神;增強學生的民族自豪感,激勵更多優秀學子投身祖國的基礎科學研究。
