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暗物质粒子探测卫星

暗物质粒子探测卫星(英文:Dark Matter Particle Explorer,缩写:DAMPE)是中国科学院空间科学战略性先导科技专项中首批立项研制的4颗科学实验卫星之一,是目前世界上观测能段范围最宽、能量分辨率最优的暗物质粒子探测卫星。

  • 中文名:暗物质粒子探测卫星
  • 英文名:Dark Matter Particle Explorer
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介绍

DAMPE是一个空间望远镜,有效载荷质量1410公斤,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、硅微条、钨板、电磁量能器和中子探测器组成。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。

2015年12月17日8时12分,我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将暗物质粒子探测卫星“悟空”发射升空。它具有能量分辨率高、测量能量范围大和本底抑制能力强等优势,将中国的暗物质探测提升至新的水平。

中科院紫金山天文台2016年12月29日通报,暗物质粒子探测卫星“悟空”近两个月内频繁记录到来自超大质量黑洞CTA 102的伽马射线爆发。这是暗物质卫星科研团队自卫星上天后首次发布观测成果。“悟空”观测到的现象表明,黑洞CTA 102正经历新一轮活跃期。


“暗物质粒子探测卫星”计划属于中国科学院“空间科学战略性先导科技专项”,由中国科学院紫金山天文台暗物质与空间天文研究部、中国科学技术大学、中国科学院近代物理研究所和中国科学院高能物理研究所等合作研发。

“悟空”是目前世界上观测能段范围最宽、能量分辨率最优的暗物质粒子探测卫星,超过国际上所有同类探测器。它将在太空中开展高能电子及高能伽马射线探测任务,探寻暗物质存在的证据,研究暗物质特性与空间分布规律。



卫星组成

主要目的:寻找暗物质粒子,研究暗物质特性与空间分布规律,探寻宇宙射线起源并观测高能伽马射线,有望在物理学与天文学前沿带来新的重大突破。

主要本领:测量高能粒子的能量、方向和电荷,以及鉴别粒子的种类。

主要构成:塑闪阵列探测器(PSD),硅阵列探测器(STK)、电磁量能器(BGO)、中子探测器。

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。

各自作用:

塑料闪烁体探测器:区分电荷。电子和光子打进来,是不同的。

Si阵列探测器:测量宇宙线的方向和电荷。

BGO量能器:最为重要,测量宇宙线的能量。

中子探测器:区分质子和电子。

同时,不同能量产生的簇射的大小也不同。

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0.3 mSR,对于宇宙射线大约0.2 mSR。100 GeV的角分辨率为0.1°。


科学目标

一是暗物质间接探测,也是最主要的;二是寻找宇宙射线的起源;三是伽马射线天体物理。

优势

与国际上其它暗物质探测卫星相比,有三个显著优势。

一是能够测量的宇宙线的能量非常高,可以测量到104个GeV;

二是能量分辨率高,可以达到1%左右,测得比较准;

三是测量能量的本底比较低,也就是区分电子和质子的能力非常强。


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  • 悟空

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