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为悟空装上火眼金睛-【新闻】

发布时间:2021-05-24 10:55:38 阅读: 来源:点火器厂家

为悟空装上火眼金睛我国首颗暗物质粒子探测卫星悟空日前成功发射升空。中科院上海硅酸盐研究所为该卫星的研制提供了初样和正样共计640根600毫米长的锗酸铋(BGO)晶体,为我国暗物质粒子探测卫星有效载荷的成功研制及其发射提供了重要保障。BGO晶体好比卫星的超级视网膜,能帮助悟空准确收集高能宇宙线粒子和伽马射线光子,用火眼金睛寻找宇宙中的神秘暗物质。

悟空核心载荷BGO晶体

众所周知,暗物质是现代物理学界久未揭开的谜团。天文学家发现,他们观测到的一些宇宙大尺度现象,与广义相对论、牛顿力学的理论预测并不相符。物理学家因此推测,这些星系里存在人类还无法观测到的物质。它们的质量非常大,使星系外侧的恒星高速运转,并有足够大的引力拉住这些高速运转的星球。

目前,寻找暗物质的方案有3种:一是利用大型强子对撞机,模拟宇宙大爆炸,寻找暗物质;二是深入地下空间,在屏蔽宇宙射线影响的条件下,探测暗物质粒子与普通物质粒子碰撞时发出的微弱信号;三是空间间接探测,由于宇宙中的暗物质粒子会湮灭或衰变,该过程发出的宇宙射线可能被太空中的探测器发现。

显然,悟空正在用第三种方法为人类寻找着神秘暗物质。

据中科院上海硅酸盐所陈俊锋博士介绍,按目前的理论分析,暗物质粒子湮灭后形成的产物,可能主要是高能电子和伽玛射线,而BGO晶体是与这些电子和射线发生作用的直接媒介。

悟空是国际上已知观测能段范围最宽、能量分辨率的空间探测器,也是我国历史上首颗大型空间探测装置。陈俊锋表示,悟空最核心的载荷是由尺寸为2525600立方毫米的BGO晶体和光电倍增管构成的BGO量能器。在整个卫星有效载荷中,BGO晶体的质量占比高达59%,因此,悟空也可以被看作BGO晶体卫星。如果将BGO量能器比作卫星探测暗物质的眼睛,那么BGO晶体就是卫星探测暗物质的视网膜。

BGO晶体长度创世界纪录

据了解,在卫星悟空有效载荷的初始设计方案中,卫星研制团队曾考虑采用576根2525300立方毫米的晶体来构筑BGO量能器,该尺寸更易制备,但在高集成度、低功耗和高可靠性等方面可能无法满足悟空的苛刻要求。经过专家讨论,只有BGO晶体的长度达到600毫米,数量减半至308根才能既满足探测需要又方便装备。

虽然BGO晶体已在核医学、粒子物理、核物理、天体物理和石油测井等辐射探测领域应用广泛,但国际上已知最长晶体仅有400毫米,许多业内专家甚至认为600毫米是不可能完成的任务。

在中科院空间科技先导项目的支持下,从2011年6月起,上海硅酸盐所中试生产一线(BGO研究组)在国际上率先进行了600毫米长BGO晶体制备科技研究,先后实现了600毫米长晶体的成功制备和量产。目前,中科院上海硅酸盐所是世界上能研制并量产600毫米超长BGO晶体的供应商,保持着该晶体长度的世界纪录。

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