在大爆炸的轨道上：测量放射性的最灵敏的探测器现在在德累斯顿

在大爆炸的轨道上：测量放射性的最灵敏的探测器现在在德累斯顿Credit: Pixabay/CC0 Public Domain

（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（by Dresden University of Technology）：暗物质是什么？中微子到底是怎么回事？恒星是如何工作的，在大爆炸后的最初几分钟里宇宙中究竟发生了什么？要回答这些问题，你需要非常灵敏的探测器和大量的技巧。迄今为止，世界上只有少数实验室能够进行如此灵敏的测量。然而，最近德国建立了一个超灵敏的探测器，这将使研究人员在未来找到这些问题的答案。

经过长期的开发工作，来自德累斯顿技术大学核与粒子物理研究所(Technische Universitä t Dresden)和辐射物理研究所(HZDR)的研究人员现在已经在德累斯顿的地下实验室“Felsenkeller”中将该装置投入运行。

从现在起，他们将能够分析放射性在100微贝克勒尔范围内的物质和材料样本，换句话说，这些样本的放射性比人体内的放射性低1亿倍。这使得Felsenkeller实验室的测量装置成为世界上最灵敏的放射性测量仪器之一。

“如果你想研究物理学中罕见的过程和低活动，你基本上需要两件事:一方面，大量的耐心——因为这些过程很少发生——另一方面，一个尽可能低辐射的环境，这样探测器就不会永远受到自然辐射源的干扰，”费尔森凯勒实验室的TUD工作人员Steffen Turkat解释道。

为此，德累斯顿费尔森凯勒啤酒厂的前冰储存设施的隧道中45米厚的岩石覆盖层保护探测器免受大部分宇宙辐射，但不能抵御环境中的天然放射性。因此，研究人员不得不使用基于低辐射混凝土墙、大量铅和铜以及所谓的veto探测器的复杂设置来保护探测器。这是这种高灵敏度装置能够运行并从有价值的样品中评估核跃迁的唯一方法。

“我特别高兴的是，来自世界各地感兴趣的同事提出了大量计划外的询问，他们现在想使用该检测器。这些要求很快涉及到极其珍贵和稀有的样品，这些样品在科学上非常令人兴奋，但无法用其他检测机进行分析。Steffen Turkat解释说:“像这样的探测器会自动产生与其他迷人领域的新合作和网络。

德累斯顿工业大学的Kai Zuber教授是Felsenkeller实验室的科学主任，他特别期待能够在标准模型之外追求自己在物理学方面具有挑战性的研究兴趣:“我对双β衰变和寻找带电轻子违例特别感兴趣。此外，我的重点是研究放射性核素的半衰期。Felsenkeller的新探测器非常适合这种情况。”

Felsenkeller实验室的技术总监兼HZDR核天体物理学小组组长Daniel Bemmerer教授也对探测器提供的新可能性感到兴奋:“我们现在可以在比以前更接近太阳实际能量和温度的能量下进行核聚变实验的活化测量。这也为Felsenkeller加速器创造了新的协同效应。”

除了新的探测器，德国最深的地下物理实验室已经有一个离子加速器自2019年以来一直在运行，以研究恒星内部最重要的过程。

关于探测器的信息发表在《天体粒子物理学》杂志上。