暗物质粒子探测器DAMPE完成束流实验 2014-12-25

日前,中科院空间战略先导专项“暗物质粒子探测卫星”有效载荷—DAMPE粒子探测谱仪初样鉴定件在欧洲核子研究中心(CERN)进行了为期20天的束流测试和标定实验。实验验证了DAMPE谱仪的能量响应线性、能量分辨等关键指标,取得圆满成功。 

 

CERN建造有世界上能量、亮度最高的对撞加速器,可以提供世界上最高能量的粒子束进行各种物理实验和探测器测试与标定。DAMPE谱仪所涉及的粒子能量之高,动态范围之大,只有在CERN可以进行相应实验。此次DAMPE谱仪的束流实验分别是在其质子回旋加速器(The Proton Synchrotron,简称:PS)和超级质子回旋加速器(The Super Proton Synchrotron,简称:SPS)上进行。实验期间,谱仪研制人员在PS的T9束线上重点研究了DAMPE谱仪对0.5GeV~5GeV的电子和0.5GeV~3GeV的伽玛射线响应;在SPS束线上重点研究了5GeV~250GeV的电子和20GeV以下的伽玛射线与DAMPE谱仪的作用,并利用SPS束线上游的400GeV质子束(pure primary beam)对DAMPE谱仪的粒子鉴别能力进行研究。束流测试的结果表明DAMPE谱仪的探测器、电子学、在线控制装置和相关数据分析软件都是正确、可靠的。图1是PS T9束流实验的实验现场照片;图2给出了电子能量从0.5GeV到250GeV扫描的BGO量能器能量重建曲线;图3是BGO量能器对不同电子入射能量的能量分辨率。初步数据分析表明,DAMPE谱仪的能量响应线性较好,满足设计需求,能量分辨率为1% @ 200GeV,好于任务指标要求。进一步的数据深入分析正在进行之中。 

 

实验期间,中科院空间战略先导专项常务副总指挥吴季研究员(中科院国家空间科学中心主任)和首席科学家常进研究员(紫金山天文台副台长、我校客座教授)到实验现场看望慰问了参加束流实验的科研人员和科大师生,听取了实验情况的汇报和下一步实验计划,对实验所取得的重大进展表示欣慰,同时希望通过束流试验的验证,为将来获得更多更优质的科学探测数据打下坚实的基础。

 

 

 

 

暗物质粒子探测卫星的总体目标为“通过在空间高分辨、宽波段观测高能电子和伽玛射线间接测量和研究暗物质粒子,寻求在暗物质研究这一前沿科学领域取得重大突破”。我校核探测与核电子学国家重点实验室承担了DAMPE谱仪中BGO量能器的探测器、读出电子学的设计、测试和制作。BGO量能器负责为整个系统提供高能粒子的精密能量测量、高能质子本底鉴别和触发信息,已于2014年9月成功转入正样研制阶段。此次DAMPE谱仪鉴定件在CERN的束流实验,是整个暗物质粒子探测卫星研制中必不可缺少的一环,其成功完成,验证了DAMPE谱仪的软、硬件功能完备正确、系统工作可靠、科学探测数据可信、性能达标;并为正样飞行件在轨运行物理数据的分析提供了依据,保证了未来科学成果的可信度。 

 

(核探测与核电子学国家重点实验室、科研部)


     
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