高時間分辨探測器 拍出質子對撞高清“視頻” 中方正在積極參與

科技日報記者近日從中國ATLAS組獲悉，大型強子對撞機(LHC)上的超環(huán)面儀器(ATLAS)國際實驗組將發(fā)布高顆粒度高時間分辨探測器(HGTD)的技術設計方案

，中方正在積極參與。

曾發(fā)現“上帝粒子”——希格斯玻色子的大型強子對撞機

，是粒子物理科學家為了探索新粒子和微觀量化粒子的高能物理設備，是現在世界上最大、能量最高的粒子加速器。

ATLAS探測器目前不夠快

中國科學院高能物理研究所副研究員梁志均告訴記者

，本次設計方案計劃研制時間分辨率為10皮秒的超快大面積探測器，其時間分辨是目前探測器的1000倍以上，將可以把ATLAS探測器記錄每次質子對撞的“照片”變成一段上千幀的超清“視頻”，這將對粒子物理起到很大的推動作用，解決在高亮度對撞的復雜環(huán)境中精確測量新物理粒子等關鍵科學問題。

大型強子對撞機把兩束質子分別加速到7萬億電子伏特的極高能量

，并使之每隔25納秒對撞一次。每次對撞的能量狀態(tài)可與宇宙大爆炸后不久的狀態(tài)相比。“ATLAS實驗是一個有6層樓高的大型探測器，它如一個高速照相機，每25納秒拍一張‘照片’，記錄質子碰撞后的產物以供粒子物理學家研究，進而從‘照片’中尋找標準模型預言的各種粒子，以及探索暗物質、超對稱粒子等。”梁志均說。

然而

，目前的ATLAS探測器還不夠快，記錄的“照片”中并沒有粒子的飛行時間信息。在未來的大型強子對撞機中，亮度會越來越高，對撞后產生的次級粒子越來越多，僅利用“照片”上的位置信息將難以判斷每個粒子徑跡來源于哪個對撞點。

中方積極參與ATLAS技術研發(fā)

在加州大學圣克魯斯分校做博士后期間

，梁志均曾與其導師共同研發(fā)出HGTD探測器的超快傳感器技術。他們采用類似硅雪崩光電二極管結構，通過修改PN結的設計