1. 表面探测器：捕捉“宇宙线粒子暴雨”的精密网络
高能宇宙线闯入地球大气层时，会产生大量次级粒子，形成“广延大气簇射”。羊八井观测站位于海拔4300米的西藏高原，这一高度使得对于能量约为PeV(拍电子伏特)的宇宙线引发的“广延大气簇射”发展到最大阶段，成为搜寻“拍电子伏特宇宙线加速器”(PeVatron)的理想基地。
观测站布设了大规模的表面探测器阵列，七百多个探测单元覆盖约六万五千平方米的区域。每个单元配备塑料闪烁体和光电倍增管，通过测量次级粒子的电荷和到达时间，反推原初宇宙线的能量和方向，为追踪伽马射线的踪迹提供关键信息。
2. 地下缪子探测器：识别伽马射线的“火眼金睛”
地下缪子水切伦科夫探测器是羊八井ASγ实验的“杀手锏”。该探测器埋于地下2.5米深，有效探测面积达4500平方米，是当时国际首个实现大面积精确测量宇宙线簇射中缪子数目的实验阵列。
伽马射线和普通宇宙线在大气中引发的簇射过程有本质区别。伽马射线主要通过电磁级联产生少量缪子，而宇宙线则通过强子级联产生大量缪子。探测器通过“过滤”、“发光”和“捕捉”三步，精确测量缪子数目，从海量宇宙线背景中准确识别出伽马射线事例的独特“指纹”。
这项创新技术使ASγ实验能够将100 TeV能区的宇宙线背景噪声压制到百万分之一的水平，2019年国际首次率先打开了100 TeV以上超高能伽马天文的观测窗口。
二、窥见了哪些宇宙奥秘?——三大突破性发现
1. 捕捉到来自蟹状星云的“超级能量弹”
2019年，ASγ实验首次探测到来自蟹状星云方向、能量高达450 TeV的伽马射线光子。蟹状星云源于公元1054年的超新星爆发，其遗迹中心有一颗高速旋转的脉冲星，成为银河系中最稳定且最受关注的高能辐射源之一。
这一发现将当时人类已知的伽马射线最高能量纪录提升了五倍以上，开启了“超高能伽马射线天文学”的新时代。
2. 锁定银河系“超级加速器”候选体
2021年3月，ASγ实验首次发现距地球2600光年的超新星遗迹SNR G106.3+2.7持续发射出超过100 TeV的超高能伽马射线。观测数据显示，这些伽马射线的空间分布与邻近的一片巨大分子云高度吻合。
这一发现使SNR G106.3+2.7成为银河系中最具说服力的“拍电子伏特宇宙线加速器”(PeVatron)候选体之一，为科学家们追寻多年的“宇宙线加速器”提供了重要证据。
3. 发现银河系遍布“恐龙足迹”
2021年4月，ASγ实验观测到了当时最高能量的弥散伽马射线辐射，最高能量达957 TeV，接近1PeV。这些超高能伽马射线弥漫分布在整个银盘上，首次为“拍电子伏特宇宙线加速器”在银河系中的存在提供了直接证据。
这一发现被美国物理学会评价为百年宇宙线起源研究的里程碑，形象地比喻为“拍电子伏特宇宙线加速器”在银河系内留下的一串串足迹。
三、追寻“恐龙”本尊
虽然已经找到了“恐龙”经过银河系的足迹，但那些神秘的“宇宙加速器”本尊仍然隐藏在宇宙的深处。目前全球能观测到“拍电子伏特宇宙线加速器”的探测装置大多集中在北半球，对“银心”这个“高能事件高发区”的观测还几乎是一片空白。
下一步，科学家们计划将探测器阵列部署到南半球，通过更灵敏的新一代探测器，实现南北半球联合观测，绘制出更清晰、更完整的宇宙线起源图景。随着每一个伽马光子被精确捕捉，揭开“宇宙线起源”百年谜题的时刻正一步步临近。
