高时间分辨探测器拍出质子对撞高清“视频”【kaiyun·开云(官方)app下载安装ios/安卓通用版/手机版】

本文摘要：科技日报记者近日从中国ATLAS两组得知，大型强子对撞机（LHC）上的超强环面仪器（ATLAS）国际实验组将公布低颗粒度低时间辨别探测器（HGTD）的技术设计方案，中方正在积极参与。

科技日报记者近日从中国ATLAS两组得知，大型强子对撞机（LHC）上的超强环面仪器（ATLAS）国际实验组将公布低颗粒度低时间辨别探测器（HGTD）的技术设计方案，中方正在积极参与。曾找到“上帝粒子”——希格斯玻色子的大型强子对撞机，是粒子物理科学家为了探寻新的粒子和微观分析粒子的高能物理设备，是现在世界上仅次于、能量最低的粒子加速器。ATLAS探测器目前过于慢中国科学院高能物理研究所副研究员梁志均告诉他记者，本次设计方案计划研制时间分辨率为10皮秒的超快大面积探测器，其时间辨别是目前探测器的1000倍以上，将可以把ATLAS探测器记录每次质子对撞的“照片”变为一段上千帧的超清“视频”，这将对粒子物理起着相当大的推展起到，解决问题在高亮度对撞的简单环境中精确测量新的物理粒子等关键科学问题。大型强子对撞机把两束质子分别加快到7万亿电子伏特的极高能量，并使之间隔25纳秒对撞一次。

每次对撞的能量状态可与宇宙大爆炸后旋即的状态比起。“ATLAS实验是一个有6层楼高的大型探测器，它如一个高速照相机，每25纳秒拍电影一张‘照片’，记录质子撞击后的产物以供粒子物理学家研究，进而从‘照片’中找寻标准模型应验的各种粒子，以及探寻暗物质、超对称粒子等。”梁志皆说道。

然而，目前的ATLAS探测器还过于慢，记录的“照片”中并没粒子的飞行中时间信息。在未来的大型强子对撞机中，亮度不会更加低，对撞后产生的次级粒子更加多，仅有利用“照片”上的方位信息将无法辨别每个粒子径迹源于哪个对撞点。

中方积极参与ATLAS技术研发在加州大学圣克鲁斯分校做到博士后期间，梁志均曾与其导师联合研发出有HGTD探测器的超快传感器技术。他们使用类似于硅雪崩光电二极管结构，通过改动PN拢的设计，减少电场与增加硅传感器的有效地厚度，来提升传感器的时间分辨率。

“经过近3年的研发，其时间分辨率早已超过30皮秒，被ATLAS实验组顺位用作低颗粒度低时间辨别探测器的研制。”梁志皆说道，回国后，他除了之后参予ATLAS实验HGTD探测器的研究，也与高能所同事一起尝试把该传感器技术国产化。

“除了在粒子物理的应用于，HGTD探测器的技术还可应用于其他领域，如航天与航空的电离辐射观测、实时电磁辐射光学、医学电磁辐射光学等。其中，用于该技术的轻便型质子CT肿瘤光学样机早已在美国研制成功，未来可在质子治癌的应用于中充分发挥最重要起到。另外，该技术的时间分辨率是目前医用正电子升空计算机断层扫描技术的10倍以上，在未来未来将会大幅度提高正电子升空计算机断层扫描的图像分辨率。”梁志皆说道。

据报，除了低时间辨别的传感器技术，ATLAS实验组还在研发超快的时间数字化（TDC）朗读芯片，与数平方米级的大面积超快探测器装配技术等。中国ATLAS组均大力参与这些研发，并未来将会充分发挥主导作用。

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