俄罗斯国立核能研究大学莫斯科工程物理学院(MEPhI)宇宙物理研究所实验室研制出一款新型伽马射线望远镜工作原型。
该设备未来计划搭载航天器进入太空，用于研究伽马射线暴、脉冲星、超新星遗迹等高能天体物理现象，并探索暗物质等现代宇宙学前沿问题。
伽马射线是频率高于紫外线和X射线的电磁辐射，能量极高，主要来源包括超新星遗迹、脉冲星、中子星以及星系核等。宇宙中还会不定期出现强烈伽马射线暴，其起源和机制仍有许多未解之处。由于地球大气会吸收大部分高能伽马辐射，相关观测通常需要依靠空间探测设备完成。
MEPhI研究人员介绍，伽马射线波长极短，远小于原子间距，无法像可见光那样通过传统光学系统聚焦。因此，伽马射线望远镜的主要任务并不是直接成像，而是确定入射伽马射线的方向和能量。其基本方法是让伽马射线在探测器材料中转化为电子—正电子对，再通过记录这些带电粒子的径迹来反推原始伽马射线的传播方向。
该装置的工作过程是：伽马射线进入转换器—径迹探测器，在钨层中产生电子和正电子对;这些带电粒子留下的径迹由飞行时间系统记录，并触发数据采集。研究人员随后依据径迹信息重建入射伽马射线的方向，为后续天体物理分析提供观测数据。
这款设备的关键技术优势在于其“反符合保护”系统，可有效区分来自太空的电磁伽马射线与宇宙射线中的带电粒子，如质子和电子。反符合屏蔽由塑料探测器组成，伽马射线通常不会直接与其发生相互作用，而带电粒子会被其探测到。因此，如果一个粒子同时触发望远镜主探测系统和反符合屏蔽系统，通常可判定其不是伽马射线。
不过，伽马射线探测中存在所谓“回流效应”。伽马射线转化产生的电子—正电子对进入量热器后，会形成电磁簇射，其中部分次级粒子可能反向返回并触发反符合屏蔽，从而造成误判。研究人员称，美国费米伽马射线望远镜等国外同类设备在高能观测中会受到这一问题影响，导致部分伽马射线事件难以与其他宇宙射线背景区分。
MEPhI团队的新方案是在反符合保护系统中引入高时间分辨能力。研究人员表示，该系统时间分辨率可达数百皮秒，能够分辨正常入射带电粒子触发的信号与由量热器中次级粒子回流产生的延迟信号。如果反符合系统相对于飞行时间系统延迟数纳秒触发，便可判断这是回流造成的“寄生”信号，从而将其与真正的带电粒子背景区分开来。
近期，MEPhI正在开发的伽马射线望远镜探测系统工作原型已在特罗伊茨克帕赫拉加速器综合体完成校准，验证了相关技术方案的可行性和优越性。项目最终目标之一是通过高精度伽马射线观测寻找暗物质信号;在此之前，设备还将用于研究脉冲星高能伽马辐射参数、太阳耀斑期间伽马辐射光谱和时间结构变化，以及伽马射线暴等现象。
除重量约2吨的大型伽马射线望远镜外，MEPhI宇宙物理研究相关实验室还在开发面向“Natalia”和“Nadezhda”小型航天器的小型卫星探测器。相关工作与GAMMA-400项目相衔接，该项目长期面向宇宙射线天体物理和伽马射线天文学空间研究，旨在提升俄罗斯在高能宇宙观测设备和方法方面的自主研发能力。
