闪烁探测器是粒子物理实验中应用最广、不可或缺的核心探测装置之一,是探测微观粒子能量、时间、空间等信息的重要工具。在粒子物理发展史上,宇称不守恒验证、中微子发现、J/ψ 粒子与希格斯玻色子发现等里程碑成果,均离不开闪烁探测器的关键支撑。
闪烁探测器组深度参与国内外重大粒子物理实验,专注于粒子物理实验中闪烁探测器的设计、研制与应用,主要有三个研究方向:一、闪烁体材料研究,可分为液体闪烁体和固体闪烁体或者有机闪烁体和无机闪烁体等;二、光电转换器件研究,可分为真空光电器件如光电倍增管(PMT)和半导体光电器件如SiPM、APD 等;三、闪烁体探测器系统的设计、研发及应用。本组总人数约50人,其中博士后、博士与硕士研究生等约30人,职工20 人,包含 6 名博士生导师、10 名硕士生导师。
本组主要研究工作简介如下:
1、北京谱仪 III(BESIII)中的闪烁探测器研制
承担 BESIII 中电磁量能器与飞行时间探测器两大核心闪烁探测器的研制工作,电磁量能器采用 CsI (Tl) 晶体、1GeV 能量分辨率达 2.5%,塑料闪烁体飞行时间探测器时间分辨率达70ps,二者性能均达到国际先进水平。
2、新一代正负电子对撞机的探测器预研
新一代正负电子对撞机包括CEPC、FCC-ee、ILC和CLIC等,其谱仪设计中大都包括闪烁探测器,比如电磁量能器、强子量能器、缪子探测器、亮度探测器等,本组深度参与相关设计预研工作。
3、空间站高能宇宙辐射探测设施(HERD)中量能器研发
HERD 是中国空间站核心科学载荷,用于暗物质搜寻、宇宙线起源研究与伽马射线巡天,本组承担其核心三维成像量能器研制,具备高能量分辨与三维成像能力。
4、中微子实验探测器研制
深度参与我国两大中微子重大实验:1)大亚湾中微子实验的中微子探测器,助力发现中微子振荡第三种模式、斩获国家自然科学一等奖与世界基础物理突破奖;2)江门中微子实验(JUNO)的世界最大液体闪烁体探测器,承担最长衰减长度液体闪烁体、最大尺寸有机玻璃球、国产20英寸光电倍增管等研发工作。
