暗物质粒子空间间接探测

发布时间：2021-11-11 08:07

　　空间间接探测是暗物质探测的重要手段。我国暗物质粒子探测卫星"悟空号"通过测量电子能谱结构、伽马射线谱线等对暗物质进行间接探测。为了满足空间实验要求,精确测量电子、核素及伽马射线的能谱结构,暗物质粒子探测卫星采用4个子探测器,从上到下分别是塑料闪烁体阵列探测器、硅微条径迹探测器、锗酸铋晶体量能器和中子探测器。它们协同工作,保证了探测效率、本底抑制能力和粒子分辨力。卫星各性能参数符合设计要求,部分指标处于世界同类探测器先进水平。根据运行前530天的数据,得到了能量高达5 TeV的电子能谱精细结构,并首次在空间发现了电子能谱在0.9 TeV的拐折行为。 

【文章来源】：上海航天. 2019,36(04)CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

图１ＡＭＳ－０２测得的正电子流量以及用约１．２ＴｅＶ的暗物质粒子拟合的结果

ＲＭＩ伽马射线望远镜公布了其半年的电子观测数据［２５］，发现电子能谱在高能段明显比模型预期的流量偏大，谱指数偏高，意味着存在额外的正、负电子成分，这可能和前文所述的正电子超出具有相同来源。虽图１ＡＭＳ－０２测得的正电子流量以及用约１．２ＴｅＶ的暗物质粒子拟合的结果Ｆｉｇ．１ＰｏｓｉｔｒｏｎｆｌｕｘｍｅａｓｕｒｅｄｂｙＡＭＳ－０２ａｎｄｆｉｔｔｉｎｇｒｅｓｕｌｔｏｆｄａｒｋｍａｔｔｅｒｐａｒｔｉｃｌｅｗｉｔｈｅｎｅｒｇｙａｂｏｕｔ１．２ＴｅＶ图２ＡＭＳ－０２测得的反质子流量和用４７ＧｅＶ的暗物质粒子拟合的结果Ｆｉｇ．２Ａｎｔｉ－ｐｒｏｔｏｎｆｌｕｘｍｅａｓｕｒｅｄｂｙＡＭＳ－０２ａｎｄｆｉｔｔｉｎｇｒｅｓｕｌｔｏｆｄａｒｋｍａｔｔｅｒｐａｒｔｉｃｌｅｗｉｔｈｅｎｅｒｇｙｏｆ４７ＧｅＶ４

中国科学院紫金山天文台提出了相关科学目标。１９９９年，研究人员在加速器上验证了相关的关键探测方法，并从２０００年开始花了１０年时间解决了所有的关键技术。２０１１年１２月，我国首颗暗物质探测卫星“悟空号”立项［２６］，经过４年研制了４套样机。２０１２—２０１５年，卫星探测器在欧洲核子中心进行了详细标定。２０１５年１２月１７日，“悟空号”卫星在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功发射，如图３所示。２０１６年３月，该卫星被交付于中国科学院紫金山天文台，正式进入科学运行阶段。截至２０１９年４月，该卫星已平稳在轨运行了３年，获得了大量高品质的观测数据。图３“悟空号”卫星在酒泉卫星发射中心发射Ｆｉｇ．３ＬａｕｎｃｈｏｆＤＡＭＰＥｉｎＪｉｕｑｕａｎｓａｔｅｌｌｉｔｅｌａｕｎｃｈｉｎｇｃｅｎｔｅｒ“悟空号”卫星的主要目标是在空间探测高能粒子，在暗物质粒子探测、宇宙射线起源和伽马射线天文研究３个方面取得突破。在暗物质粒子探测方面，“悟空号”卫星要寻找３类特征信号：伽马射线谱线、晕状分布的伽马射线，以及奇异电子能谱结构。这３类信号是暗物质的特征信号，与其他天体物理过程所形成的信号有显著区别，对研究暗物质特别重要。由于宇宙射线成分比较复杂，各种粒子的流量相差很大，如“悟空号”卫星需要观测的高能电子和伽马射线的流量只有质子的１／１０３和１／１０６左右。“悟空号”卫星最关键的功能是


本文编号：3488503