中国的全球顶尖核天体物理加速器来了，我们向暗物质进军

想要成为顶级物理和空间大国，必须得有顶尖的科学手段和技术仪器，其中，对于深空宇宙的探测而言，顶级加速器是必须的工具。

核心天体物理就是探索这一奇妙过程及其内在规律的学科，它主要运用核物理知识和规律阐释宇宙中各种化学元素及其同位素合成的过程、时间、物理环境及丰度分布，以及核过程对恒星结构及演化进程的影响。

因为恒星经历着形成、演化、死亡的缓慢过程。这些星体发光发热的能量来自其内部发生的热核聚变反应，这不断发生的核过程为自然界所有化学元素提供了赖以生成的土壤。

在深地实验室开展核反应的直接精确测量是国际公认的核天体物理前沿课题。在国家自然科学基金重大项目、中核集团集中研发项目和中科院仪器研制项目的支持下，该加速器项目旨在依托锦屏山地下实验室，向核天体物理研究领域最关键的“圣杯”反应发起冲击，为理解大质量恒星的演化和元素起源提供新的数据。

国际上首次在深地实验室开展慢中子俘获过程关键中子源反应的直接测量，为研究宇宙重元素的产生提供可靠的中子源反应数据；同时，为理解银河系星际空间中大量铝-26的起源做出贡献，取得核天体物理领域的原创性研究成果，使我国的核天体物理研究跻身国际先进行列。

开展关键天体物理核反应的精确测量是核天体物理未来发展的重要方向，该加速器将为开展天体物理核反应精确测量提供新的顶级平台。

我国的加速器出束后将吸引更多国内外一流的科研团队利用该设施开展物理实验，有望在相关领域做出世界级的研究成果。同时项目形成的高压加速器技术，可应用于离子注入、核材料辐照筛选、材料改性、中子产生等多领域，对中核集团核技术应用产业及国内相关行业的发展起到积极的促进作用。

由中核集团原子能院和中科院近物所自主研制的世界上束流强度最高深地实验设施——锦屏深地核天体物理加速器成功出束，束流强度达到2mA，综合性能达到国际同类装置先进水平。

深地实验设备要求极其高。就拿发生圣杯反应的关键部件C12靶来说，自然环境下，C12的含量达到99%，但是这样的纯度并不能满足实验的要求。但是实验要求必须达到99.999%以上，10万个C12不能超过一个C13，精度很高。

这是我国核天体物理研究取得的重大突破，标志着我国完全掌握强流高压加速器制造技术，并将进一步推动中国锦屏地下实验室成为面向世界开放的国家级基础研究平台。

中国锦屏地下实验室是目前世界上最深的地下实验室，垂直岩石覆盖达2400米，可以将宇宙线通量降到地面水平的千万分之一至亿分之一。

同时，洞内岩体本身的天然放射性也极低。这些为暗物质探测、核天体物理、中微子实验等重大基础性前沿课题研究提供了得天独厚的良好环境。

2014年，我国启动锦屏实验室二期扩建工程，实验室空间从4000立方米跃至30万立方米。依托中科院近代物理所，成功研制紧凑永磁结构的先进ECR离子源，束流强度可以达到10毫安。

中国探测能力是目前全球最先进的意大利地下实验室的10倍；原子能院与北京师范大学合作成功研制BGO探测器阵列，探测效率达到70%，分辨率达到国际同类装置最优水平。

与此同时，原子能院成功研制短间隙加速管，实现强流束高效率传输，并且束流能量的稳定性达到万分之三，处于世界先进水平。原子能院研制的大功率靶，靶上功率达到4kW/cm2，完全满足强流束实验要求。

当前，国家已经立项基于中国锦屏地下实验室建设“十三五”国家重大科技基础设施，实验室建成后，将成为国际上最大的地下实验室,能够容纳更多的深地科学领域实验项目同时开展。

与此同时，我国的原子能院成功研制短间隙加速管，实现强流束高效率传输，并且束流能量的稳定性达到万分之三，处于世界先进水平。原子能院研制的大功率靶，靶上功率达到4kW/cm2，完全满足强流束实验要求。

核天体物理是基础科学研究的前沿领域之一。我国物理学长程发展规划中将核天体物理列为重要发展领域，而基于深地实验室的天体核反应测量能够提供最基础和精确的实验数据。

“我们从哪里来，到哪里去？”这一哲学命题，核天体物理学家则把求解之道寄托在核反应12C(α,γ)16O之上。1983年诺贝尔物理奖获得者威廉福勒曾表示：人体中绝大部分元素是C和O。

在化学和生物的层面上，我们已经基本上理解了它们。可是在核心物理的层面上， 我们还并不理解这些C和O是怎么产生的。因此，该反应被誉为核天体物理界的“圣杯”，也被称为生命起源的种子。

与此同时，我们的暗物质粒子探测卫星已经发生升空，它是中国科学院空间科学战略性先导科技专项中首批立项研制的4颗科学实验卫星之一，也是世界上观测能段范围最宽、能量分辨率最优的暗物质粒子探测卫星；我们科学卫星系列首发星——暗物质粒子探测卫星“悟空”，它是暗物质粒子探测卫星的顶级装备。

中国在加速器领域突破和成功，标志着中国在暗物质探测和宇宙星空的征途上，助力全人类新科技的进步又向前迈出了一大步。