中科院高能所多项成果参展国家十三五科

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国家“十三五”科技创新成就展(以下简称“成就展”)于10月21日-27日在北京展览馆举行。成就展以“创新驱动发展迈向科技强国”为主题,体现“创新是引领发展的第一动力”,全面展示“十三五”以来,贯彻落实党中央和国务院关于科技工作的重大决策部署,深入实施创新驱动发展战略、建设创新型国家所取得的重大成就,彰显科技创新在我国经济社会发展中的重要支撑引领作用。

高能所多项成果入选成就展,展品位于十一号馆的基础研究展区。中国散裂中子源、高海拔宇宙线观测站、高能同步辐射光源、天宫二号“天极”望远镜、环形正负电子对撞机(CEPC)MHz大晶粒超导腔分别以沙盘/实物和展板形式参展,“慧眼”卫星、“怀柔一号”卫星以展板形式参展。

一、中国散裂中子源

中国散裂中子源(CSNS)是我国首台、世界第四台脉冲式散裂中子源,是国际前沿基础研究和国家发展战略领域的多学科交叉研究的大型平台,与英国、美国、日本散裂中子源一起构成世界四大散裂中子源。作为国家已布局建设的57个重大科技基础设施之一,项目关键技术和综合性能进入国际同类装置先进行列,为材料科学技术、生命科学、化学化工、物理学、资源环境、新能源等领域的基础研究和技术研发提供强有力的研究手段。

散裂中子源就像一台“超级显微镜”,是研究物质微观结构的理想探针。中子具有不带电、穿透力强、具有磁矩、可区分同位素等独特优势,是国际公认的与同步辐射光源优势互补的大型综合性研究平台。

中国散裂中子源自年对外开放以来,装置性能高效稳定,于年2月比原计划提前一年半达到kW设计指标。现已完成六轮用户实验共多项课题,为航空发动机单晶叶片和轴承、深海潜水器、高铁轮轴系统等大型工程部件残余应力和服役性能检测提供了关键的支撑平台,也是新能源锂电池与储氢材料以及半导体芯片等材料检测不可替代的研究平台。

二、高海拔宇宙线观测站

国家重大科技基础设施“高海拔宇宙线观测站(LHAASO)”是全球灵敏度最高的超高能伽马望远镜,位于四川省稻城县海子山,平均海拔米,占地面积1.36平方千米。LHAASO运行一年即发现最高能伽马光子,达1.4拍(拍=千万亿)电子伏;发现一批亚拍电子伏以上银河系伽马源,其加速能力突破传统认知,开启了“超高能伽马天文学”时代,为系统开展高能宇宙线物理、极端条件下高能天体辐射及新物理研究揭开新篇章。

三、高能同步辐射光源

年6月,在怀柔科学城北部核心区开工建设的,怀柔大装置集群中的核心装置——高能同步辐射光源HEPS,是我国第一台高能量同步辐射光源,也将是世界上亮度最高的第四代同步辐射光源之一。

HEPS的整体建筑外形似一个放大镜,寓意为探测微观世界的利器。HEPS储存环加速器的周长.4m,电子束流能量为6GeV,亮度高于1×phs/s/mm2/mrad2/0.1%BW。通过采用7BA弯铁消色散的结构单元,实现电子束流的水平自然发射度优于60pm·rad,这也是第四代衍射极限光源的主要特点。

HEPS是“十三五”期间优先建设的,为国家的重大战略需求和前沿基础科学研究提供技术支撑平台的国家重大科技基础设施。项目由中科院高能所承担建设,主要建设内容包括加速器、光束线站及辅助设施等,建设周期6.5年。首期建设14条公共光束线站,将向工程材料、能源环境、生物医药、石油化工等领域的用户开放。

四、天宫二号“天极”望远镜

天极是搭载于“天宫二号”空间实验室上的中欧国际合作项目,主要用于伽马射线暴瞬时辐射的偏振探测。天极在轨探测到55个伽马暴,已发表14个伽马暴的偏振测量结果,是目前国际上最大的高精度伽马暴偏振测量样本。此外,天极还完成国内首次脉冲星导航技术验证试验,定轨精度约为10km。

五、“慧眼”卫星

“慧眼”卫星是我国自主研制的第一颗X射线天文卫星,于年6月15日发射升空,可以开展大天区宽波段X射线扫描成像,具备独特的黑洞、中子星多波段X射线快速光变研究能力,也是国际上伽马射线暴探测效率最高的全天监视器之一。

“慧眼”开启了黑洞、中子星硬X射线快速光变和能谱研究的新窗口,取得了多项重大科学成果,直接测量到迄今宇宙最强磁场。此外,“慧眼”发现距黑洞最近的相对论喷流;发现并证认快速射电暴的X射线对应体,为年国际十大科学突破之一“快速射电暴来自于磁星”做出重大贡献。

六、“怀柔一号”引力波暴高能电磁对应体全天监测器卫星

“怀柔一号”卫星(简称GECAM,极目)是中国科学院针对引力波天文学重大研究机遇而研制的空间天文望远镜,于年12月正式立项,年12月按期发射运行,是中科院“空间科学”(二期)战略性先导科技专项的首发科学卫星,也是首个机遇型空间科学项目。

“怀柔一号”卫星采用了一系列创新的有效载荷和卫星平台技术,包括新型空间伽马射线探测器,以及开创性地使用北斗卫星导航系统实现星地准实时通讯等。“怀柔一号”卫星在轨运行期间已发现和探测到一批伽马射线暴、磁星爆发、X射线双星爆发、太阳耀斑以及地球伽马闪等各类高能辐射现象,有助于深入研究它们的爆发机制。

七、CEPCMHz大晶粒超导腔

CEPC计划采用多达数百只MHz超导腔来加速电子和正电子,以弥补同步辐射损失的能量。为了降低CEPC的造价和运行费用,需要尽可能提高MHz超导腔的品质因数(Q0)和加速梯度(Eacc)。

经过多年的不懈努力,CEPCMHz细晶粒超导腔的性能不断提高:最大加速梯度已达到37.5MV/m,对应的Q0为1.5×(at2.0K)。由于大晶粒超导腔的造价显著低于传统的细晶粒超导腔,为了进一步降低CEPC超导腔的造价,课题组尝试研制了MHz大晶粒超导腔,也取得了成功:在30MV/m的高梯度下,Q0达到了3.9×(at2.0K)。

以上测试结果创造了国内大尺寸椭球型(1GHz)超导腔的最高记录,并达到了国际领先水平。



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