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我国暗物质粒子探测卫星将于年底发射

2015-09-29 17:57   浏览:2027 次
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作为我国科学卫星系列的首发星,“暗物质粒子探测卫星”(简称:DAMPE)将于今年年底发射。暗物质卫星首席科学家、紫金山天文台研究员常进透露,我国即将发射的这颗暗物质卫星是迄今为止观测能段范围最宽、能量分辨率最优的空间探测器,超过国际上所有同类探测器。

暗物质粒子探测卫星预计在12月18日,在酒泉卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭发射,轨道:太阳同步轨道。

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天文观测表明,宇宙的成份中绝大部分是暗物质和暗能量,而人们目前所了解的可见物质只占很少一部分。虽然通过天文观测,暗物质与暗能量已经得到人们的广泛认可,但是,除引力效应外,人类对暗物质所知甚少,暗物质与暗能量的本质目前尚不为人类所知。暗物质与暗能量是二十一世纪物理学与天文学晴朗天空下的两朵乌云,揭开暗物质、暗能量之谜,将是人类认识宇宙的又一次重大飞跃。理解暗物质和暗能量问题需要发展和建立新的理论并发明新的技术,一旦取得突破,将带来一场重大的物理学和天文学革命。

到空间观测暗物质粒子湮灭产生的末态粒子,如伽玛射线、电子和正电子、反质子等,是暗物质粒子探测的一个重要方法,也是国际物理学界的热点和前沿。国际上已有的实验包括ATIC气球实验、PAMELA空间探测器、FERMI伽玛射线望远镜、AMS02空间探测器等。

DAMPE暗物质粒子探测卫星设想图

图:DAMPE暗物质粒子探测卫星设想图

中国科学院空间科学先导专项——暗物质粒子探测卫星(英文名称:Dark Matter Particle Explorer,简称:DAMPE),是由我国设计、建造和发射的一颗运行于500km高度太阳同步轨道的科学实验卫星,其主要科学目标是在轨开展高能正负电子和伽玛射线的观测,进而探寻暗物质存在的证据,并研究其空间分布特性。该卫星有效载荷共包括4个子探测器:塑闪阵列探测器、硅阵列探测器、BGO量能器、中子探测器。

DAMPE是一个空间望远镜,它可以探测高能伽马射线、电子和宇宙射线。它由一个塑料闪烁探测器(PSD)、硅微条(STK)、钨板、电磁量能器(BGO)和中子探测器组成。PSD用作反符合,由两层塑料闪烁体条组成;STK由6个径迹双层,每个由正交摆放的两个单面硅条组成;有三层钨板厚度分别为1cm、2mm、2mm,插在硅微条的第2、3、4层前面,用作光子转换;BGO有14层,每层22根,相邻两层正交排列,用来测量射线的能量;中子探测器加在量能器的底部。BGO量能器和STK总共大约33个辐射长度,是空间里最深的量能器。

DAMPE的主要科学目标是以更高的能量和更好的分辨率来测量宇宙射线中正负电子之比,以找出可能的暗物质信号。它也有很大潜力来加深人类对于高能宇宙射线的起源和传播机制的理解,也有可能在高能γ射线天文方面有新发现。

DAMPE可以以前所未有的灵敏度和能量范围探测电子,光子和宇宙射线(质子和重离子)。对于电子和光子,探测范围是5GeV-10TeV,在800GeV的能量分辨率为1%。对于宇宙射线,探测范围为100GeV-100TeV能区,在800GeV的能量分辨率优于40%。对于电子和光子,几何因子是约0.3m2SR,对于宇宙射线大约0.2m2SR。100GeV的角分辨率为0.1°。

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