宇宙射線探測

(武漢大學 物理實驗教學示范中心)

宇宙射線探測

(武漢大學 物理實驗教學示范中心)

1 主要內容

宇宙射線與基本粒子的性質及相互作用反映宇宙的本質，因此宇宙射線一直是人類最感興趣和不懈探索的問題之一.宇宙射線探測是由武漢大學物理實驗中心于2012年在綜合物理實驗教學中引入的新的本科教學內容.在中國科學院高能物理研究所、核電子學與核探測器國家重點實驗室及中國科學院大學的支持和幫助下，武漢大學結合相關學科的科學前沿，根據粒子物理及核探測技術的發展，設計和搭建了用于探測宇宙射線的自制實驗儀器.

宇宙射線探測實驗的開設彌補了目前本科實驗教學在科學前沿領域中的不足，有助于進一步改善并且提高相關學科的教學能力.利用宇宙射線探測儀，學生能在本科階段的實驗教學中直接觀測到宇宙射線的信號，了解宇宙射線的性質，從而對書本上的知識有了感性認識，同時也激勵了學生進一步學習相關領域的科學知識，引發學生對科學問題的積極思考.學生實驗采取分組學習的方式，有利于培養學生的互動交流及合作精神.

實驗設備包括幾個子探測器，能夠測量宇宙射線通量的天頂角分布，進而利用歐洲CERN開發的ROOT軟件分析實驗數據.圖1為天頂角測量結果，圖2～3為宇宙射線探測器和配套核電子學設備的實際布置圖.

圖1 宇宙射線通量的天頂角分布

圖2 宇宙射線探測器

圖3 配套核電子學設備

2 創新點

探測器選材選型與電子學插件及配套儀器的選擇都與科學前沿研究緊密結合.探測器和電子學器件分別采用模塊化設計，使得教學內容靈活多樣.學生分組實驗，根據需要設計實驗方案并搭建探測器，從而培養了學生的動手能力、科研創新能力、合作精神和團隊意識.

3 主要成效

宇宙射線探測創新性綜合實驗課程開設5年來，已有超過160名物理專業本科生選修.該實驗教學方式新穎，教學反響良好.

(執筆：張振宇，周 詳)

[責任編輯：任德香]

(待續)