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暗物质研究为辐射探测器提供了起点

2021-08-11 16:47     来源:WNN     伽马射线核技术
基于最初开发用于帮助检测暗物质存在的系统的原型探测器即将在加拿大核实验室 (CNL) 进行测试。与现有技术相比,基于液态氩的液氩辐射监测器(ALARM)系统在检测中子和伽马辐射方面提供了显着改进,并有可能用于防止核材料跨越国际边界的非法移动。


合并星系团 Abell 520 核心中暗物质、星系和热气体的合成图像,使用美国宇航局哈勃太空望远镜和夏威夷加拿大-法国-夏威夷望远镜拍摄的星系图像(图片来源:NASA)

加拿大核实验室(CNL)的工作得到了加拿大原子能有限公司联邦核科学技术工作计划的支持,该计划利用乔克河实验室科学技术综合体的经验和专业知识,为加拿大政府的健康、科学、创新和气候变化目标做出贡献。作为该计划的一部分,CNL 自 2016 年以来一直致力于开发用于不扩散和核反恐应用的颠覆性技术。

ALARM(液态氩辐射监测仪)探测器基于 DEAP-3600 探测器,该探测器是通过国际 DEAP 合作组织开发的,该合作组织致力于直接观察和识别宇宙的暗物质成分。据信暗物质约占宇宙的 25%,但迄今为止,它的存在是通过其对恒星和星系的引力效应推断出来的。DEAP-3600 位于安大略省萨德伯里 SNOLAB 地下实验室地下两公里多的地方,以保护超灵敏探测器免受宇宙射线和介子的影响,以免影响其有效性。

DEAP-3600 使用超净丙烯酸容器,装载超过 3 吨保持在极低温度(约 -186°C)的液态氩。当氩与中子或其他电离辐射相互作用时,它会发出强烈的紫外线闪光。CNL 的应用物理学家 Andrew Erlandson 表示,DEAP 实际上是地球上最灵敏的中子探测器之一。“虽然 DEAP 本身并不是在寻找中子,但他们已经有效地为证明液态氩作为辐射检测介质的功效奠定了基础,”他说。

CNL 表示,液态氩——或 LAr——可以同时高精度地探测伽马辐射和中子辐射,并有可能对现有的中子探测技术进行重大改进。基于液氩的检测器可以轻松扩展到从千克到吨的各种尺寸,并且可以针对特定应用进行定制。

CNL 应用物理分部高级辐射技术部门模拟与测量负责人 Oleg Kamaev 表示,DEAP 使用的技术是检测边境安全应用中所谓的特殊核材料的有力候选方案。他补充说,该合作项目带来了加拿大 SNOLAB 和 CNL 的两个“大科学”团队。“我们乐观地认为,这种新的 LAr 原型将导致被动探测技术的进一步发展,这些技术可以部署在加拿大入境口岸的辐射门户监视器中,最终对全球安全产生影响。”

ALARM 正处于组装和调试的最后阶段,预计今年将进行硬件调试。


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