宇宙射线探测

(武汉大学 物理实验教学示范中心)

宇宙射线探测

(武汉大学 物理实验教学示范中心)

1 主要内容

宇宙射线与基本粒子的性质及相互作用反映宇宙的本质，因此宇宙射线一直是人类最感兴趣和不懈探索的问题之一.宇宙射线探测是由武汉大学物理实验中心于2012年在综合物理实验教学中引入的新的本科教学内容.在中国科学院高能物理研究所、核电子学与核探测器国家重点实验室及中国科学院大学的支持和帮助下，武汉大学结合相关学科的科学前沿，根据粒子物理及核探测技术的发展，设计和搭建了用于探测宇宙射线的自制实验仪器.

宇宙射线探测实验的开设弥补了目前本科实验教学在科学前沿领域中的不足，有助于进一步改善并且提高相关学科的教学能力.利用宇宙射线探测仪，学生能在本科阶段的实验教学中直接观测到宇宙射线的信号，了解宇宙射线的性质，从而对书本上的知识有了感性认识，同时也激励了学生进一步学习相关领域的科学知识，引发学生对科学问题的积极思考.学生实验采取分组学习的方式，有利于培养学生的互动交流及合作精神.

实验设备包括几个子探测器，能够测量宇宙射线通量的天顶角分布，进而利用欧洲CERN开发的ROOT软件分析实验数据.图1为天顶角测量结果，图2～3为宇宙射线探测器和配套核电子学设备的实际布置图.

图1 宇宙射线通量的天顶角分布

图2 宇宙射线探测器

图3 配套核电子学设备

2 创新点

探测器选材选型与电子学插件及配套仪器的选择都与科学前沿研究紧密结合.探测器和电子学器件分别采用模块化设计，使得教学内容灵活多样.学生分组实验，根据需要设计实验方案并搭建探测器，从而培养了学生的动手能力、科研创新能力、合作精神和团队意识.

3 主要成效

宇宙射线探测创新性综合实验课程开设5年来，已有超过160名物理专业本科生选修.该实验教学方式新颖，教学反响良好.

(执笔：张振宇，周 详)

[责任编辑：任德香]

(待续)