地下2400米！世界最強(qiáng)流深地核天體物理加速器成功出束

12月26日，由中核集團(tuán)原子能院和中科院近物所自主研制的世界上束流強(qiáng)度最高深地實(shí)驗(yàn)設(shè)施——錦屏深地核天體物理加速器成功出束，束流強(qiáng)度達(dá)到2mA，綜合性能達(dá)到國(guó)際同類裝置先進(jìn)水平。這是我國(guó)核天體物理研究取得的重大突破，標(biāo)志著我國(guó)完全掌握強(qiáng)流高壓加速器制造技術(shù)，并將進(jìn)一步推動(dòng)中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室成為面向世界開放的國(guó)家級(jí)基礎(chǔ)研究平臺(tái)。

在深地實(shí)驗(yàn)室開展核反應(yīng)的直接精確測(cè)量是國(guó)際公認(rèn)的核天體物理前沿課題。在國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目、中核集團(tuán)集中研發(fā)項(xiàng)目和中科院儀器研制項(xiàng)目的支持下，該加速器項(xiàng)目旨在依托錦屏山地下實(shí)驗(yàn)室，向核天體物理研究領(lǐng)域最關(guān)鍵的“圣杯”反應(yīng)發(fā)起沖擊，為理解大質(zhì)量恒星的演化和元素起源提供新的數(shù)據(jù)；國(guó)際上首次在深地實(shí)驗(yàn)室開展慢中子俘獲過程關(guān)鍵中子源反應(yīng)的直接測(cè)量，為研究宇宙重元素的產(chǎn)生提供可靠的中子源反應(yīng)數(shù)據(jù)；同時(shí)，為理解銀河系星際空間中大量鋁-26的起源做出貢獻(xiàn)，取得核天體物理領(lǐng)域的原創(chuàng)性研究成果，使我國(guó)的核天體物理研究躋身國(guó)際先進(jìn)行列。

據(jù)項(xiàng)目首席科學(xué)家、中國(guó)原子能科學(xué)研究院柳衛(wèi)平研究員介紹，開展關(guān)鍵天體物理核反應(yīng)的精確測(cè)量是核天體物理未來(lái)發(fā)展的重要方向，該加速器將為開展天體物理核反應(yīng)精確測(cè)量提供新的頂級(jí)平臺(tái)。該加速器出束后將吸引更多國(guó)內(nèi)外一流的科研團(tuán)隊(duì)利用該設(shè)施開展物理實(shí)驗(yàn)，有望在相關(guān)領(lǐng)域做出世界級(jí)的研究成果。同時(shí)項(xiàng)目形成的高壓加速器技術(shù)，可應(yīng)用于離子注入、核材料輻照篩選、材料改性、中子產(chǎn)生等多領(lǐng)域，對(duì)中核集團(tuán)核技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)及國(guó)內(nèi)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展起到積極的促進(jìn)作用。

據(jù)了解，中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室是目前世界上最深的地下實(shí)驗(yàn)室，垂直巖石覆蓋達(dá)2400米，可以將宇宙線通量降到地面水平的千萬(wàn)分之一至億分之一；同時(shí)，洞內(nèi)巖體本身的天然放射性也極低。這些為暗物質(zhì)探測(cè)、核天體物理、中微子實(shí)驗(yàn)等重大基礎(chǔ)性前沿課題研究提供了得天獨(dú)厚的良好環(huán)境。

2014年，我國(guó)啟動(dòng)錦屏實(shí)驗(yàn)室二期擴(kuò)建工程，實(shí)驗(yàn)室空間從4000立方米躍至30萬(wàn)立方米。當(dāng)前，國(guó)家已經(jīng)立項(xiàng)基于中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室建設(shè)“十三五”國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)驗(yàn)室建成后，將成為國(guó)際上最大的地下實(shí)驗(yàn)室,能夠容納更多的深地科學(xué)領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)項(xiàng)目同時(shí)開展。

項(xiàng)目匯集了來(lái)自中國(guó)原子能科學(xué)研究院、中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所、北京師范大學(xué)、清華大學(xué)、雅礱江流域水電開發(fā)有限公司、山東大學(xué)、四川大學(xué)、上海交通大學(xué)、深圳大學(xué)、中山大學(xué)等中外科研院所和高校最優(yōu)秀的研究群體和頂尖科學(xué)家參與。

來(lái)自國(guó)防科工局、中國(guó)科學(xué)院、中核集團(tuán)、錦屏大設(shè)施工程指揮部科學(xué)委員會(huì)、四川省委軍民融合辦、雅礱江流域水電開發(fā)有限公司、四川省涼山州、中國(guó)原子能科學(xué)研究院、北京大學(xué)、北京師范大學(xué)、日本國(guó)立天文臺(tái)、北京航空航天大學(xué)等單位有關(guān)部門的領(lǐng)導(dǎo)及專家，在四川省涼山州西昌市中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室共同見證了加速器出束。

科普小貼士

在浩瀚無(wú)垠的宇宙中，恒星經(jīng)歷著形成、演化、死亡的緩慢過程。這些星體發(fā)光發(fā)熱的能量來(lái)自其內(nèi)部發(fā)生的熱核聚變反應(yīng)，這不斷發(fā)生的核過程為自然界所有化學(xué)元素提供了賴以生成的土壤。

核天體物理就是探索這一奇妙過程及其內(nèi)在規(guī)律的學(xué)科，它主要運(yùn)用核物理知識(shí)和規(guī)律闡釋宇宙中各種化學(xué)元素及其同位素合成的過程、時(shí)間、物理環(huán)境及豐度分布，以及核過程對(duì)恒星結(jié)構(gòu)及演化進(jìn)程的影響。

核天體物理是基礎(chǔ)科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域之一。我國(guó)物理學(xué)長(zhǎng)程發(fā)展規(guī)劃中將核天體物理列為重要發(fā)展領(lǐng)域，而基于深地實(shí)驗(yàn)室的天體核反應(yīng)測(cè)量能夠提供最基礎(chǔ)和精確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。