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【產(chǎn)通社，12月6日訊】中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所（Shanghai Institute of Ceramics of the Chinese Academy of Sciences，SICCAS）官網(wǎng)消息，中科院空間科學(xué)戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng)的首發(fā)星——“悟空”號(hào)暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星（DAMPE）取得首批重大科學(xué)成果，該成果于北京時(shí)間2017年11月30日凌晨在Nature雜志在線發(fā)表（https://www.nature.com/articles/doi:10.1038/nature24475）。
DAMPE衛(wèi)星于2015年12月17日發(fā)射成功，迄今已在軌運(yùn)行530天，共采集了約28億顆高能宇宙射線，包含約150萬例25GeV以上的電子宇宙射線�；谶@些數(shù)據(jù)，DAMPE科學(xué)團(tuán)隊(duì)成功獲取了目前國際上精度最高的TeV電子宇宙射線探測(cè)結(jié)果。DAMPE首次直接測(cè)量到了電子宇宙射線能譜在~1 TeV處的拐折，反映了宇宙中高能電子輻射源的典型加速能力，其精確的下降行為對(duì)于判定能量低于1TeV的部分電子宇宙射線是否來自于暗物質(zhì)起著關(guān)鍵性作用。此外，“悟空”的數(shù)據(jù)初步顯示，能譜在~1.4TeV處存在精細(xì)結(jié)構(gòu)。目前“悟空”運(yùn)行狀態(tài)良好，正持續(xù)收集數(shù)據(jù)，一旦該精細(xì)結(jié)構(gòu)得以確證，將是粒子物理或天體物理領(lǐng)域的開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)。
其中，硅酸鹽所王紹華研究員帶領(lǐng)的BGO晶體研究團(tuán)隊(duì)為該衛(wèi)星項(xiàng)目的研制提供了650根600mm長的鍺酸鉍（Bi4Ge3O12，BGO）閃爍晶體，為我國DAMPE衛(wèi)星有效載荷的成功研制、如期發(fā)射和取得首批成果提供了最關(guān)鍵探測(cè)材料保障。在DAMPE衛(wèi)星中，600mm長BGO晶體是最核心的探測(cè)材料，308根BGO晶體是衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)中心、質(zhì)量中心和功能實(shí)現(xiàn)的核心，與暗物質(zhì)粒子可能湮滅產(chǎn)物（主要為高能電子和伽馬射線）作用的直接媒介。該衛(wèi)星有效載荷重約1400Kg，其中BGO晶體重約824Kg，晶體與有效載荷的重量比例約59%。
作為衛(wèi)星有效載荷BGO量能器的唯一候選探測(cè)材料，凈長600mm晶體的研制和批量制備是BGO量能器、衛(wèi)星有效載荷乃至衛(wèi)星系統(tǒng)研制成功的基本前提之一。BGO晶體雖已在核醫(yī)學(xué)、粒子物理、核物理、天體物理和石油測(cè)井等輻射探測(cè)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，但目前國際上已報(bào)道最長的BGO晶體僅為400mm長，離600mm還有非常大的差距。600mm凈長BGO晶體的生長是對(duì)晶體制備科學(xué)和技術(shù)的全新挑戰(zhàn)，甚至被認(rèn)為是不可能完成的任務(wù)。
在中國科學(xué)院戰(zhàn)略性空間科技先導(dǎo)專項(xiàng)課題等科研項(xiàng)目的直接支持下，從2011年6月起，BGO晶體研究團(tuán)隊(duì)在國際上率先開展了600mm長BGO晶體的制備研究與技術(shù)探索。在持續(xù)研究與不斷嘗試中，科研人員逐步解決了原料處理、生長設(shè)備、生長工藝、加工工藝以及性能表征等一系列關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問題，先后實(shí)現(xiàn)了600mm長晶體的成功研制與批量制備，使上海硅酸鹽所成為世界上能研制并批量制備該長度BGO晶體的唯一單位，并持續(xù)保持生長BGO晶體長度的世界紀(jì)錄�？蒲袌F(tuán)隊(duì)系統(tǒng)研究了影響B(tài)GO晶體光透過和光響應(yīng)均勻性的諸多因素，獲得了創(chuàng)新性結(jié)果，為暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星量能器晶體性能指標(biāo)的確立和數(shù)據(jù)處理方案的確定做出了關(guān)鍵性貢獻(xiàn)，相關(guān)論文發(fā)表在Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A（https://doi.org/10.1016/j.nima.2014.03.056）上，并獲得了生長設(shè)備和方法及晶體應(yīng)用的國家發(fā)明專利計(jì)3項(xiàng)（ZL201210322219.4、ZL201210322557.8和ZL201210322231.5）。
查詢進(jìn)一步信息，請(qǐng)?jiān)L問官方網(wǎng)站 http://www.sic.cas.cn（Lisa WU, 365PR Newswire） （完）
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