地下2400米!世界最强流深地核天体物理加速器成功出束
发表时间:2020-12-28 10:52:41

    12月26日,由中国原子能科学研究院和中科院近代物理研究所自主研制的世界上束流强度最高深地实验设施——锦屏深地核天体物理加速器成功出束,束流强度达到2mA,综合性能达到国际同类装置先进水平。这是我国核天体物理研究取得的重大突破,标志着我国完全掌握强流高压加速器制造技术,并将进一步推动中国锦屏地下实验室成为面向世界开放的国家级基础研究平台。

    来自国防科工局、中国科学院、中核集团、锦屏大设施工程指挥部科学委员会、四川省委军民融合办、雅砻江流域水电开发有限公司、四川省凉山州、中国原子能科学研究院、北京大学、北京师范大学、日本国立天文台、北京航空航天大学等单位有关部门的领导及专家,在四川省凉山州西昌市中国锦屏地下实验室共同见证了加速器出束。中国原子能科学研究院院长薛小刚、副院长陈东风,中核集团首席专家叶国安出席加速器出束暨实验启动仪式。薛小刚对上级单位的大力支持和合作单位的精诚配合表示感谢,希望项目团队充分利用现有条件,在初期试验中取得国际先进水平的创新成果。

    在深地实验室开展核反应的直接精确测量是国际公认的核天体物理前沿课题。在国家自然科学基金重大项目、中核集团集中研发项目和中科院仪器研制项目的支持下,该加速器项目旨在依托锦屏山地下实验室,向核天体物理研究领域最关键的“圣杯”反应发起冲击,为理解大质量恒星的演化和元素起源提供新的数据;国际上首次在深地实验室开展慢中子俘获过程关键中子源反应的直接测量,为研究宇宙重元素的产生提供可靠的中子源反应数据;同时,为理解银河系星际空间中大量铝-26的起源做出贡献,取得核天体物理领域的原创性研究成果,使我国的核天体物理研究跻身国际先进行列。

    据项目首席科学家、中国原子能科学研究院柳卫平研究员介绍,开展关键天体物理核反应的精确测量是核天体物理未来发展的重要方向,该加速器将为开展天体物理核反应精确测量提供新的顶级平台。该加速器出束后将吸引更多国内外一流的科研团队利用该设施开展物理实验,有望在相关领域做出世界级的研究成果。同时项目形成的高压加速器技术,可应用于离子注入、核材料辐照筛选、材料改性、中子产生等多领域,对中核集团核技术应用产业及国内相关行业的发展起到积极的促进作用。

    据了解,中国锦屏地下实验室是目前世界上最深的地下实验室,垂直岩石覆盖达2400米,可以将宇宙线通量降到地面水平的千万分之一至亿分之一;同时,洞内岩体本身的天然放射性也极低。这些为暗物质探测、核天体物理、中微子实验等重大基础性前沿课题研究提供了得天独厚的良好环境。

    2014年,我国启动锦屏实验室二期扩建工程,实验室空间从4000立方米跃至30万立方米。当前,国家已经立项基于中国锦屏地下实验室建设“十三五”国家重大科技基础设施,实验室建成后,将成为国际上最大的地下实验室,能够容纳更多的深地科学领域实验项目同时开展。

    项目汇集了来自中国原子能科学研究院、中国科学院近代物理研究所、北京师范大学、清华大学、雅砻江流域水电开发有限公司、山东大学、四川大学、上海交通大学、深圳大学、中山大学等中外科研院所和高校最优秀的研究群体和顶尖科学家参与。

科普小贴士

    在浩瀚无垠的宇宙中,恒星经历着形成、演化、死亡的缓慢过程。这些星体发光发热的能量来自其内部发生的热核聚变反应,这不断发生的核过程为自然界所有化学元素提供了赖以生成的土壤。

    核天体物理就是探索这一奇妙过程及其内在规律的学科,它主要运用核物理知识和规律阐释宇宙中各种化学元素及其同位素合成的过程、时间、物理环境及丰度分布,以及核过程对恒星结构及演化进程的影响。

    核天体物理是基础科学研究的前沿领域之一。我国物理学长程发展规划中将核天体物理列为重要发展领域,而基于深地实验室的天体核反应测量能够提供最基础和精确的实验数据。(文/虞莉婷 孟晓宇 图/马瀚 盛安陵)