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厦门虹鹭与DESY合作开发反物质探测器组件

2024-08-14 08:52:59

DESY ( 德文: Deutsches Elektronen Synchrotron,德国电子加速器)是世界领先的加速器研究中心之一,于1959年12月18日正式运行,在柏林和汉堡均设有研究中心。


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位于德国汉堡的DESY研究中心(图片来源:DESY)


其中,位于柏林东南部的Zeuthen研究中心,坐落于美丽的措伊滕湖(Lake Zeuthen)湖畔,德国第一台加速器Zethen n. Berlin曾放置于此。而位于汉堡的研究中心,拥有世界上最大的自由电子激光器(XFEL)FLASH,长度达3.4km。


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措伊滕湖(Lake Zeuthen) (图片来源:厦门虹鹭)


DESY主要的研究方向包括:

1. 建设和营运粒子加速器项目;

2. 在粒子物理学里,研究物质之间的交互作用;

3. 利用同步辐射研究表面物理学、材料科学、化学、分子生物学、地质学、医学等领域。

自由电子激光器在物理、化学、生命科学和材料科学中均有广泛的应用。如,利用超高亮度XFEL脉冲,物理学家发现了与超导有紧密关系的三维电荷有序态信号;生物学方面可以实时拍摄光合作用等化学反应的影像;生命科学中通过分析复杂酶结构,开发靶向药;材料科学方面利用聚焦的XFEL照射富勒烯晶体后获得了一种新类型的瞬态晶型。


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粒子加速器局部图(图片来源:DESY)


厦门虹鹭与DESY共同研究开发了用于激光电子束对撞实验中粒子探测器的减速材料。该项目意在通过与强大的电子束碰撞来提高激光束中光子的能量,然后在另一个激光产生的巨大电磁场中,增强的光子与多个光子同时碰撞,产生了物质和反物质,并对其进行捕捉。

该项目于2024年1月启动,通过前期的准备,项目于2025年进入建设阶段,2026年6月正式投入使用。

该减速材料安装在高精度钢制支架中,3.5 mm厚的减速材料将插入钢制支架预留的支撑缝中,每层减速材料间只有 1 mm的间隙用于安装传感器等其他组件。粒子探测器运行期间,减速材料会受到数GeV 电子束的冲击而产生正负电子对、光子簇射,并有零散的中子进入探测器中。


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用于安装减速材料的钢制支架(图片来源:DESY)


因为减速材料之间需要插入高精度的传感器组件,减速材料的平整度至关重要。厦门虹鹭凭借钨钼制品加工和应用的丰富经验,与该项目团队进行面对面交流,共同做设计改进和定型,向该项目提供了组织、密度均匀,尺寸精度高的完美的减速材料,从而在推动人类探索未知领域的道路上做出应有的贡献。


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成品组装效果示意图(图片来源:DESY)

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