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承担任务
 

  粒子天体物理中心以高能天体物理实验与研究、宇宙线观测和相关物理研究、中微子和暗物质探测以及粒子宇宙学研究等为主要研究方向,长期以来坚持实验与理论相结合的研究方针,注重发展空间、地面、地下等多种实验手段,在实验设计、探测器研制、观测数据处理、物理解释等诸多方面具有极强的综合实力。

  1. 空间高能天文与粒子探测方面:成功研制了我国首颗空间X射线天文卫星“慧眼”硬X射线调制望远镜(Insight-HXMT)卫星并于2017年6月15日发射,在轨测试期间就对GW170817双中子星并合引力波事件的高能伽玛射线辐射给出了严格的限制并且作为重要贡献者参加了该历史性论文,2018年1月30日正式交付、投入使用后HXMT已开始持续产出科学成果;成功研制了中欧合作“伽玛暴偏振仪(POLAR)”并作为天宫2号唯一的天文载荷于2016年9月15日升空,在轨运行期间共探测到55个伽玛暴,相关结果发表在《Nature Astronomy》杂志上,被国际学者专文高度评价;提出并正在研制引力波电磁对应体全天监测器(GECAM)项目,预计2020年发射运行,届时将与国际上其他多波段天文望远镜和地面引力波探测设施如LIGO等联合寻找引力波电磁对应体;提出国际合作天文台级X射线卫星项目的增强型X射线时变与偏振探测卫星(eXTP)和未来中国空间站上规划中的大型科学载荷之一高能宇宙辐射探测设施(HERD)等项目且正在开展预研工作,并在顺利推进立项进程;

  此外,中心还作为主要力量参与了一系列空间天文项目:提出并成功研制了暗物质粒子探测卫星(DAMPE)的主要载荷之一“硅阵列探测器(STK)”,为DAMPE发表在《Nature》上的第一批科学产出提供了独立的验证结果;成功研制电磁监测试验卫星的主要载荷之一高能粒子探测器,其获得的高能粒子全球分布作为卫星2个代表性探测结果之一发布;提出并正在研制中法合作天文卫星空间变源监视器(SVOM)的4个科学仪器之一“伽玛射线监视器(GRM)”;提出并正在研制爱因斯坦探针(EP)2个科学仪器之一的“后随观测X射线望远镜(FXT)”;做为主要团队之一实质参与了国际空间站大型国际合作项目“阿尔法磁谱仪(AMS-02)”并做出重要贡献;

  中心还建有百米地面标定装置,是全国唯一的百米级X射线望远镜标定装置,世界排名第三,仅次于美国XRCF和德国PANTER。这一装置为中国空间X射线天文望远镜的研制提供了坚实的保障。

  中心设立地面科学中心,组织实施HXMT卫星在轨期间的科学观测和数据处理,其主要任务是:(1)观测提案的征集;(2)观测的规划和执行;(3)数据的下传与数据产品生成;(4)数据分析与成果发布;(5)空间本底与标定。

图1. 空间高能天文与粒子探测发展路线规划

  总的来说,在空间高能天文与粒子探测方面,中心计划沿着X射线天文和空间粒子探测两条主线分别开展,如图1所示。X射线天文以在HXMT、POLAR、SVOM等现有项目上积累的科学研究、硬件技术、人员队伍和装备条件为基础,正在研制引力波闪全天监视器(GECAM),正在推进增强型X射线时变与偏振(eXTP)空间天文台的立项和相关的预研工作,远期将瞄准基于微量能器的热宇宙重子探寻者(HUBS)的项目概念,部署技术预研和工程设计。在空间高能粒子探测方面,则以参与AMS和DAMPE项目的基础出发,在近期着力于建造中国空间站高能宇宙辐射探测设施(HERD),同时就未来开展空间伽玛射线探测进行预研。

  2. 宇宙线方面:拥有国际著名的西藏羊八井宇宙线观测站,包括中日ASγ和中意ARGO-YBJ实验,运行期间产生了一批重要的物理结果;同时正在建设的高海拔宇宙线观测站(LHAASO)项目是国家重大科技基础设施建设项目,国务院发布的《国家重大科技基础设施建设中长期规划(2012-2030年)》中被列为16个优先安排的重大项目之一,建成后将成为世界上四大宇宙线研究基地之一;

  图2. 宇宙线探测实验的发展

  3. 粒子物理实验方面:是大亚湾中微子实验和江门中微子实验发起团队之一,承担了大亚湾实验物理分析,江门中微子实验的反符合探测器研制任务;参与欧洲大型强子对撞机LHC/CMS实验,在Higgs性质研究、新粒子寻找和标准模型检验等三方面做出重要贡献。

  4. 宇宙学方面:承担“阿里原初引力波探测计划”建设任务,建成后将实现北天区原初引力波的首次探测,与南极、智利并肩成为国际原初引力波探测的三大基地;通过国内外合作的方式建立了全球4台2米级望远镜组成的反响映射观测网络(中、美、西、南非),为黑洞宇宙学研究提供了坚实的观测保障。

  在这些科学装置和大型实验的支撑下,为促进科学产出最大化,中心组织力量开展重大科学和前沿高技术探索,以研究组、项目组、合作组、科学组等形式凝聚国内外有关单位力量,取得了多项重大成果,为我国的粒子天体物理研究与空间探测做出了突出贡献。

  

 
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