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“慧眼”試驗(yàn)隊(duì)與整裝待發(fā)的粒子天體物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

更新時(shí)間:2023-06-08 文章作者:佚名 信息來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)整理 閱讀次數(shù):

作者|倪思杰frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

在太空中,在550公里外的近地軌道上,“慧眼”衛(wèi)星(HXMT)巡視宇宙,追逐黑洞蹤跡。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

山上,在4300米高的雪域之巔,高空宇宙線觀測(cè)臺(tái)()捕捉宇宙線穿過(guò)粘稠大氣層的蹤跡。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

在地下,在700米深的深洞中,廣州中微子實(shí)驗(yàn)(JUNO)通過(guò)微弱閃爍的光線解析中微子的奧秘。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這個(gè)上天入地的大型科學(xué)裝置來(lái)自同一個(gè)地方——中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(以下簡(jiǎn)稱粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

“慧眼”試驗(yàn)組和“慧眼”衛(wèi)星整裝待發(fā)frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室是做什么的? 它怎么會(huì)成為這么多大型科學(xué)裝置的“基地”呢? 帶著疑惑,《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室一探究竟。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

從地球深處到太空深處frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

廣州,玉泉路。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

秋冬交替之際,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)高能化學(xué)研究所(以下簡(jiǎn)稱高能所)院內(nèi)的烏桕春意盎然,春暖花開(kāi)。樹(shù)葉間不時(shí)傳來(lái)悠揚(yáng)的蟲(chóng)鳴聲。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這里是中國(guó)第一臺(tái)大型科學(xué)裝置北京正電子對(duì)撞機(jī)的所在地,也是中國(guó)第一顆X射線天文衛(wèi)星“慧眼”的誕生地。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

走在這座建于1973年的老研究所里,隨處可見(jiàn)狹長(zhǎng)的建筑,外墻因歲月的沉淀而顯得暗淡無(wú)光。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

在老建筑的中間,一座高聳入云的新建筑,會(huì)一下子把人們飄進(jìn)歷史的思緒拉回現(xiàn)實(shí)。 這座新大樓就是粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室——多學(xué)科大樓的所在地。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

走上綜合樓二樓,人們的目光很容易被院子里近三層樓高的大幅海報(bào)鎖定。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

2018年3月,《科學(xué)中國(guó)》封面文章報(bào)道了“慧眼”雙中子星并合形成的引力波觀測(cè)結(jié)果frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

海報(bào)下半部分是星空背景印刷的10顆衛(wèi)星和探測(cè)器示意圖:“智慧之眼”硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡、增強(qiáng)型X射線時(shí)變偏振光探測(cè)空間天文臺(tái)(eXTP) )、“天機(jī)號(hào)”伽馬暴偏振光探測(cè)器(POLAR)、引力波暴高能電磁對(duì)應(yīng)全天探測(cè)器(GECAM)、愛(ài)因斯坦探測(cè)器(EP)、中國(guó)空間站高能宇宙輻射探測(cè)裝置(獸群)……frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

海報(bào)中央,一座雪山綿延而出。 沿著雪山,阿里原初引力波觀測(cè)站、西藏納木措國(guó)際宇宙射線觀測(cè)站從左到右依次排列。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

海報(bào)上方,以棕黃色底泥為背景,惠州反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)和朱諾號(hào)十分顯眼。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這個(gè)看似撲朔迷離的大型科學(xué)裝置,是粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)或作為主要成員參與建設(shè)的科研平臺(tái)。 它們遵循相同的內(nèi)在邏輯——使用非加速器手段來(lái)研究粒子化學(xué)規(guī)律。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

一般粒子化學(xué)家都是利用加速器將一些帶電粒子加速,然后進(jìn)行劇烈碰撞,以研究物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和基本粒子之間的相互作用。 這正是上海正電子對(duì)撞機(jī)的原理。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

但是粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)家并沒(méi)有這樣做。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

“粒子化學(xué)研究深層物質(zhì)結(jié)構(gòu),天體化學(xué)研究大尺度數(shù)學(xué)規(guī)律,粒子天體化學(xué)是這兩個(gè)學(xué)科的交叉點(diǎn)。對(duì)我們來(lái)說(shuō),宇宙是最大的‘對(duì)撞機(jī)’,我們用大尺度宇宙來(lái)研究深刻的數(shù)學(xué)定律?!?粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任張雙楠說(shuō)。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

青海納木錯(cuò)國(guó)際宇宙射線觀測(cè)站frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

尋找黑洞等致密天體、捕捉宇宙射線、探測(cè)中微子……粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們依靠靈敏的探測(cè)技術(shù)直接研究自然界中的粒子,而這些研究方法是當(dāng)前的研究方法之一高能化學(xué)領(lǐng)域最前沿的方向。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

從堅(jiān)守到綻放frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

“目前,我們是國(guó)外唯一擁有全方位(地下、山地、太空)、多波段(微波、光學(xué)、X射線、伽馬射線)、多信使(電磁波、中微子、宇宙射線)觀測(cè)和研究能力。實(shí)驗(yàn)室?!?每次張雙南向外界介紹粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室時(shí),語(yǔ)氣中總帶著自豪感。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這種自豪感來(lái)之不易。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

1951年,粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室前身宇宙線研究組在高能所前身近代化學(xué)研究所成立,后演變?yōu)楦吣芩钪婢€室活力。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

1997年4月,經(jīng)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)批準(zhǔn),高能所成立“宇宙線與高能天體化學(xué)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室”; 2003年7月,更名為“粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

“堅(jiān)持開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)裝置,并以此裝置為基礎(chǔ)進(jìn)行研究,是我們的傳統(tǒng)?!?張雙南回憶道。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

1954年,在海拔3200米的廣東落雪山,他們建成了中國(guó)第一座高山宇宙射線實(shí)驗(yàn)室,從此開(kāi)啟了我國(guó)的宇宙射線研究。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

1965年,他們建造了一個(gè)總重近300噸的小型云室系統(tǒng),成為當(dāng)時(shí)世界上最大、最先進(jìn)的同類儀器之一。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

改革開(kāi)放后,他們?cè)诟拾屠?、懷柔、興隆等地進(jìn)行了各類宇宙射線實(shí)驗(yàn),建成了我國(guó)第一個(gè)高空科學(xué)氣球系統(tǒng),并借助航天器開(kāi)展了空間高能天文觀測(cè)。球載 X 射線望遠(yuǎn)鏡。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

高空宇宙線天文臺(tái)工程模擬圖frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

實(shí)驗(yàn)室在積極建設(shè)自己的實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)設(shè)備的同時(shí),還借助美國(guó)多顆高能天文衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)開(kāi)展研究,在數(shù)據(jù)處理方法上取得了多項(xiàng)創(chuàng)新成果。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

“當(dāng)時(shí)國(guó)外的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)基礎(chǔ)都比較薄弱,過(guò)程非常艱辛,取得的數(shù)學(xué)成果也比較有限?!?span style="display:none">frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

張雙南說(shuō),“不過(guò),在這個(gè)過(guò)程中,實(shí)驗(yàn)室的學(xué)術(shù)和技術(shù)基礎(chǔ)得到了加強(qiáng),人才隊(duì)伍也逐漸壯大起來(lái)?!?span style="display:none">frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

新世紀(jì)前后,粒子天體化學(xué)逐漸成為國(guó)際研究熱點(diǎn),國(guó)家對(duì)基礎(chǔ)研究的投入也逐年增加。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

準(zhǔn)備就緒的實(shí)驗(yàn)室有更大的發(fā)展空間。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

物理天體質(zhì)量公式_物理天體運(yùn)動(dòng)_天體物理學(xué)對(duì)現(xiàn)實(shí)的意義frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

2000年,李體北、吳梅等高能天體化學(xué)家提出并構(gòu)思了近6年的HXMT項(xiàng)目,得到了科技部“973”計(jì)劃的支持。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

2005年該項(xiàng)目被國(guó)防科委選為背景模型,2011年立項(xiàng)。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

2003年,剛回國(guó)三年的王義芳提出了借助我國(guó)惠州核反應(yīng)堆形成的大量中微子尋找中微子三次振蕩的想法。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

2006年,惠州反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)站項(xiàng)目獲批,成為當(dāng)時(shí)我國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域最大的國(guó)際合作項(xiàng)目。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

2006年,在中韓合作ASγ實(shí)驗(yàn)在納木錯(cuò)完成運(yùn)行多年后,中意合作ARGO實(shí)驗(yàn)也在納木錯(cuò)完成并投入觀測(cè)運(yùn)行。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

納木措實(shí)驗(yàn)期間,粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任曹震開(kāi)始謀劃建設(shè)新一代世界領(lǐng)先的宇宙線觀測(cè)基地,并于2008年率先提出該項(xiàng)目。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

阿里原初引力波天文臺(tái)frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這一大型科學(xué)裝置的建立、研制和運(yùn)行,為粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的加速發(fā)展創(chuàng)造了可能。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

從“一”到“多”frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

對(duì)于粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō),“慧眼”就像一艘旗艦。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

1993年春天,20多歲的盧方軍成為高能研究所的博士生,師從李提貝教授。 半年后,李提北根據(jù)對(duì)宇宙射線室高空氣球攜帶的硬X射線的天文觀測(cè),提出了HXMT概念,盧方軍參與了部分?jǐn)?shù)據(jù)分析工作。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

此時(shí)的盧方軍還不知道,自己最黃金的科研歲月,竟然與自己的“慧眼”緊緊相連。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

2002年,在德國(guó)做了一年多博士后研究的盧方軍回到高能所,即將加入HXMT項(xiàng)目。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

從起草項(xiàng)目建議書到組織任務(wù)實(shí)施,一步步成長(zhǎng)為HXMT系統(tǒng)載荷總設(shè)計(jì)師。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

2017年,HXMT成功上線。 盧方軍用兩個(gè)字來(lái)形容這位球星的發(fā)展歷程——艱難。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

“因?yàn)槲覀儓?jiān)持實(shí)驗(yàn)室的第一顆衛(wèi)星必須自己造,要通過(guò)這顆星發(fā)展自己的技術(shù),培養(yǎng)自己的人才。” 呂方軍說(shuō)道。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室隨后幾個(gè)大型科學(xué)裝置項(xiàng)目的研制,證明“慧眼”團(tuán)隊(duì)的堅(jiān)持是值得的。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

在“慧眼”項(xiàng)目中,一大批科研技術(shù)人才成長(zhǎng)起來(lái),成為實(shí)驗(yàn)室后續(xù)項(xiàng)目的寶貴資源。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

實(shí)驗(yàn)室的很多項(xiàng)目都與“慧眼”有著不變的“血緣”關(guān)系:HXMT的“下一代”——eXTP項(xiàng)目,從首席科學(xué)家到項(xiàng)目負(fù)責(zé)人天體物理學(xué)對(duì)現(xiàn)實(shí)的意義,再到載荷總設(shè)計(jì)師、副總設(shè)計(jì)師幾乎都是整個(gè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)來(lái)自“匯研”; GECAM衛(wèi)星項(xiàng)目首席科學(xué)家熊少林,是在“慧眼”項(xiàng)目中成長(zhǎng)起來(lái)的年輕技術(shù)骨干; EP衛(wèi)星后的X射線望遠(yuǎn)鏡整個(gè)團(tuán)隊(duì)來(lái)自HXMT低能X射線子系統(tǒng); HERD項(xiàng)目的大部分技術(shù)帶頭人都是“慧眼”項(xiàng)目培養(yǎng)出來(lái)的; 雖然阿里原引力波項(xiàng)目的科學(xué)目標(biāo)與“慧眼”不同,但其主要技術(shù)團(tuán)隊(duì)也是在“慧眼”發(fā)展過(guò)程中成長(zhǎng)起來(lái)的……frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

廣州中微子實(shí)驗(yàn)工程仿真圖frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

此外,地下中微子工程和高山宇宙線實(shí)驗(yàn)也在推進(jìn)中不斷發(fā)展壯大。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

2013年,得益于惠州反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)積累的人才隊(duì)伍、技術(shù)資源和學(xué)科方向,JUNO項(xiàng)目順利獲批。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

JUNO項(xiàng)目副主任楊啟根介紹,該專項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施工程正式竣工并投入使用。 探測(cè)器研制的技術(shù)難點(diǎn)已全部攻克,進(jìn)入工程化生產(chǎn)階段。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

2015年,得益于宇宙線領(lǐng)域五代科學(xué)家的辛勤耕耘和積累,該項(xiàng)目即將立項(xiàng)。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

“從最早的張文宇先生那一代,到我導(dǎo)師那一代,再到我這一代,再到我中學(xué)生那一代,不斷的提升和積累,現(xiàn)在,我的中學(xué)生也有了自己的中學(xué)生?!?“frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

首席科學(xué)家曹震說(shuō),“正是這種推動(dòng),使得粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的宇宙射線研究方向進(jìn)入了該領(lǐng)域的國(guó)際第一梯隊(duì)?!?span style="display:none">frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

目前,該項(xiàng)目已部分投入科學(xué)運(yùn)行,一批重大科技成果已經(jīng)問(wèn)世。 到2021年建成的全陣將成為世界四大宇宙線研究基地之一。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這項(xiàng)大型科學(xué)裝置工程使實(shí)驗(yàn)室成為粒子天體化學(xué)家的“黃埔警察學(xué)院”。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

目前,實(shí)驗(yàn)室人員平均年齡僅為38歲,95%為碩士和博士生,其中博士生占73%,碩士生占22%。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

“這種延續(xù),就是粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室存在的意義。一個(gè)項(xiàng)目不是完成了就完了,而是為后續(xù)的發(fā)展積蓄動(dòng)力。” 高能研究所副所長(zhǎng)董玉輝說(shuō)。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

從現(xiàn)在到未來(lái)frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

在粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,科研平臺(tái)建設(shè)的主要目的是為科學(xué)研究服務(wù)。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

多年來(lái),依托日益強(qiáng)大的科研平臺(tái),粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在致密天體觀測(cè)研究、高能粒子探測(cè)與化學(xué)研究、宇宙演化研究、中微子振蕩參數(shù)與反應(yīng)堆中微子能譜探測(cè)、高空宇宙線和高能伽馬射線研究取得重要突破。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

2014-2018年,粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室共發(fā)表論文1237篇,其中SCI論文876篇。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

在科研的同時(shí),大型科學(xué)裝置的建設(shè)過(guò)程也為粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室積累了多項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

就項(xiàng)目而言,實(shí)驗(yàn)人員已成功研制出精度為0.1~0.2毫秒的時(shí)間同步系統(tǒng),可在野外使用,保證數(shù)千臺(tái)探測(cè)器的同步; 研制出首款大視場(chǎng)單反硅光電二極管,實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)光電倍增管向硅光電管的升級(jí)。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

“基礎(chǔ)研究對(duì)技術(shù)的推動(dòng)力相當(dāng)大,這項(xiàng)技術(shù)不僅可以回饋國(guó)家和社會(huì),也可以推動(dòng)未來(lái)的基礎(chǔ)研究工作?!?張雙南說(shuō)道。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

現(xiàn)在,依托高能所,粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室擁有正式成員近170人,年均科研經(jīng)費(fèi)1億元以上,幾乎相當(dāng)于一個(gè)中大型研究所。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

“我們不再像過(guò)去那樣為溫飽而奮斗,而是積極思考下一步如何走得更好?!?張雙南說(shuō)道。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

2013年在高能所召開(kāi)的戰(zhàn)略研討會(huì)上,王貽芳建議粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該能夠清楚地說(shuō)明它現(xiàn)在在做什么,下一步要做什么,將來(lái)要做什么.frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這一建議與張雙南的觀點(diǎn)不謀而合。 很快,粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提出了“四代同室”的發(fā)展戰(zhàn)略——成果一代、研究一代、預(yù)研一代、概念一代。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

目前,在“成果一代”中,航天工程中的HXMT、POLAR、國(guó)際空間站的阿爾法磁譜儀(AMS),部分已經(jīng)在高山工程中運(yùn)行,惠州反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)在地下工程中源源不斷地產(chǎn)出科研成果。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

“發(fā)展一代”中,空間項(xiàng)目中的GECAM衛(wèi)星、中法天文衛(wèi)星、EP衛(wèi)星等,高山項(xiàng)目中阿里獨(dú)創(chuàng)的引力波探測(cè)計(jì)劃,還在建設(shè)中的項(xiàng)目,地下的JUNO項(xiàng)目等。 集約開(kāi)發(fā)建設(shè)。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

在“預(yù)研一代”和“概念一代”中,空間項(xiàng)目中的HERD和eXTP正在建立和論證,下一代空間磁譜儀、“獵人摩羯座”項(xiàng)目、空間光學(xué)干涉概念宇宙學(xué)測(cè)距正在醞釀之中; 項(xiàng)目正致力于先進(jìn)的宇宙射線和伽馬觀測(cè)、原初引力波和超大質(zhì)量雙黑洞搜救; 地下項(xiàng)目正朝著直接探測(cè)暗物質(zhì)、未來(lái)極低成本、大體積實(shí)驗(yàn)的方向發(fā)展。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

“未來(lái),我們的目標(biāo)是成為具有特色、國(guó)際先進(jìn)、領(lǐng)先的粒子天體化學(xué)實(shí)驗(yàn)室,取得重大突破性科學(xué)成果,推動(dòng)國(guó)際粒子天體化學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展!” 張雙南說(shuō)道。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

實(shí)驗(yàn)室故事frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

他們說(shuō)服了他們的美國(guó)同行frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

作者|倪思杰frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

在開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室中,國(guó)際合作必不可少。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

早在上世紀(jì)下半葉,粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的前身宇宙射線室就已經(jīng)在組織國(guó)際合作。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

不過(guò)天體物理學(xué)對(duì)現(xiàn)實(shí)的意義,當(dāng)時(shí)的合作方式多是華裔科學(xué)家出國(guó)留學(xué)。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

“要技術(shù)沒(méi)有技術(shù),要資金沒(méi)有資金,要人才沒(méi)有人才,如何與美國(guó)平等合作?” “慧眼”衛(wèi)星系統(tǒng)載荷總設(shè)計(jì)師、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)高能化學(xué)研究所副所長(zhǎng)盧方軍坦言。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

隨著“慧眼”衛(wèi)星項(xiàng)目的推進(jìn),空間高能天體化學(xué)研究的這一局面得到扭轉(zhuǎn)。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

盧方軍舉了一個(gè)“慧眼”衛(wèi)星望遠(yuǎn)鏡標(biāo)定的反例。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

“慧眼”衛(wèi)星高能X射線望遠(yuǎn)鏡共有18套主探測(cè)器產(chǎn)品,加上備用部件,數(shù)量達(dá)到25臺(tái)。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

對(duì)于衛(wèi)星探測(cè)器來(lái)說(shuō),地面標(biāo)定是一項(xiàng)重要的工作。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

未經(jīng)校準(zhǔn)的探測(cè)器就像沒(méi)有刻度的直尺。 當(dāng)接收到 X 射線時(shí),很難準(zhǔn)確確定入射 X 射線光子的能量和數(shù)量。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

2011年,“慧眼”衛(wèi)星系統(tǒng)載荷研發(fā)團(tuán)隊(duì)決定與中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院電離所合作,研究解決X射線天文衛(wèi)星探測(cè)器標(biāo)定中的技術(shù)難點(diǎn)。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

經(jīng)過(guò)近3年的努力,雙方從零開(kāi)始共同打造了國(guó)外第一臺(tái)硬X射線探測(cè)器地面標(biāo)定裝置HXCF。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

但因?yàn)檫@是中國(guó)第一次做標(biāo)定工作,所以團(tuán)隊(duì)沒(méi)有頭緒。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

于是,他們將其中兩個(gè)探頭帶到了美國(guó)費(fèi)拉拉學(xué)院進(jìn)行校準(zhǔn),以驗(yàn)證國(guó)外校準(zhǔn)的結(jié)果。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

“當(dāng)我們團(tuán)隊(duì)帶著設(shè)備去那里和他們討論校準(zhǔn)方案時(shí),這邊的院士當(dāng)天就給我發(fā)了郵件,說(shuō)我們的校準(zhǔn)方案不對(duì)。”frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

呂方軍回憶說(shuō),“經(jīng)過(guò)仔細(xì)討論,我們說(shuō)服了日本同行。”frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

除此之外,經(jīng)過(guò)對(duì)比,你發(fā)現(xiàn)我國(guó)自主研發(fā)的校準(zhǔn)裝置在能量范圍和光源穩(wěn)定性方面都優(yōu)于意大利的。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

這一結(jié)果讓意大利方面對(duì)“智慧之眼”團(tuán)隊(duì)建立了信任。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

隨后,費(fèi)拉拉學(xué)院自愿加入了“慧眼”衛(wèi)星科學(xué)數(shù)據(jù)分析團(tuán)隊(duì)。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

“在合作的過(guò)程中,如果別人覺(jué)得大家都靠譜,就會(huì)有信心、愿意和你合作?!?呂方軍說(shuō)道。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

現(xiàn)在,在粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,深入的國(guó)際合作已經(jīng)越來(lái)越廣泛。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

例如,“慧眼”衛(wèi)星的后繼衛(wèi)星eXTP,是中國(guó)發(fā)起并牽頭的旗艦級(jí)國(guó)際合作X射線天文臺(tái)。 約有 20 個(gè)主要在亞洲的國(guó)家參加,但提供了約 1/3 等值的實(shí)物捐助。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

HERD也是中國(guó)發(fā)起和牽頭的項(xiàng)目,主要是亞洲的10個(gè)國(guó)家參加并提供了約1/3等值的實(shí)物捐助。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

除此之外,粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室還積極組織各類國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議,如第五屆高空宇宙線國(guó)際研討會(huì)、第三屆亞太合作國(guó)際天體化學(xué)研討會(huì)等。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

在國(guó)外粒子天體化學(xué)的學(xué)術(shù)舞臺(tái)上,粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們往往是主角。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

2013年至2018年,實(shí)驗(yàn)室500余人次參加國(guó)內(nèi)外各類會(huì)議并作報(bào)告。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

“我們的腰板都硬了,不會(huì)再為難了,我們就有了開(kāi)展國(guó)際合作的勇氣?!?呂方軍說(shuō)道。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

中國(guó)科學(xué)院粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室簡(jiǎn)介frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室依托中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)高能化學(xué)研究所。 其前身是1951年成立于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)近代化學(xué)研究所的宇宙射線研究組,后演變?yōu)樵幽芘c高能化學(xué)研究所。 宇宙射線研究所。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

著名化學(xué)家王淦昌、張文宇、肖建曾是宇宙射線實(shí)驗(yàn)室的組長(zhǎng)。 著名化學(xué)家錢三強(qiáng)、何澤輝一直關(guān)心并參與本實(shí)驗(yàn)室的科研工作。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

1997年4月,經(jīng)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)批準(zhǔn),成立“宇宙線與高能天體化學(xué)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室”; 2003年7月,更名為“粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”; 2019年參加中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)組織的數(shù)理領(lǐng)域醫(yī)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室評(píng)估,評(píng)估結(jié)果為A。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室聚焦國(guó)際前沿和國(guó)家戰(zhàn)略重點(diǎn),以闡明深層物質(zhì)結(jié)構(gòu)和大尺度數(shù)學(xué)規(guī)律為目標(biāo)。 研究等為主要研究方向。 根據(jù)學(xué)科需要安排實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,開(kāi)發(fā)核心技術(shù),旨在將實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成為粒子天體化學(xué)領(lǐng)域的高水平基礎(chǔ)理論研究、粒子天體化學(xué)實(shí)驗(yàn)、新檢??測(cè)技術(shù)開(kāi)發(fā)和高水平人員培訓(xùn)。 根據(jù)。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

實(shí)驗(yàn)室的工作定位是“開(kāi)展重大問(wèn)題基礎(chǔ)研究,提出學(xué)科前沿重大項(xiàng)目,搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提升儀器性能,發(fā)展核心技術(shù)支撐長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展”。frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

(中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)粒子天體化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室供圖)frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

《中國(guó)科學(xué)雜志》(2020-07-21第4版重點(diǎn))frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

編輯| 趙璐frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

排版 | 郭剛frM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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