北京
钨酸铅晶体紧凑、精确、快速且耐辐射。
世界上首台极化电子-质子对撞机——正在建设中的电子-离子对撞机（EIC）已收到1000多块晶体，以支持其大型ePIC探测器。
该粒子加速器由美国能源部（DOE）布鲁克海文国家实验室（BNL）与杰斐逊实验室（托马斯·杰斐逊国家加速器设施）共同建造。它完成了首次长周期采购，交付并验收了总计1069块钨酸铅晶体。这些晶体将成为其ePIC探测器的一部分。
据报道，一旦投入运行，该对撞机将使电子撞击离子。它将帮助科学家研究可见物质的基本构成单元。这些晶体将用于电子端盖电磁量能器（EEEMCAL）的主要部分，而EEEMCAL是ePIC多个探测器系统之一。
BNL物理学家、ePIC探测器电磁量能器负责人亚历山大·巴齐列夫斯基表示，该量能器将主要测量被束流散射的电子。巴齐列夫斯基解释说：“这种量能器必须非常紧凑、非常精确、非常快速且耐辐射。”
ePIC的新晶体
据科学家介绍，EIC将使两束粒子（离子和电子）沿相反方向循环。两束粒子团每10纳秒在ePIC（电子-质子/离子对撞探测器）中碰撞一次。ePIC是一个房屋大小的系统，将记录碰撞后的产物。
与此同时，EEEMCAL将测量其收集到的电子能量。钨酸铅晶体是能够满足这些要求的最实用技术。完成的量能器将需要约3000块定制生长的晶体。生产这些晶体需要数年时间，因此美国能源部将其采购列为长周期项目。
DOE于2024年4月为长周期采购扫清了道路。首批订单交给了捷克合成晶体生产商Crytur的美国分公司。每月交付约100至120块晶体。第一阶段于2月结束，共收到1069块晶体。
参与该环节的研究员乔舒亚·克拉夫茨强调：“Crytur先发送了一个初始试制批次。我们对其进行了处理。这建立了工作流程，确保各方对我们测试晶体质量的整体流程以及杰斐逊实验室、布鲁克海文实验室和Crytur之间的往来协调都感到满意。”
研究人员对每块晶体进行了测量和测试，以确保其满足探测器要求。克拉夫茨表示，到目前为止没有一块晶体被拒收。他说：“没有任何晶体未能达到我们的总体质量目标。”
探索质子
在科学家对首批晶体进行更广泛测试的同时，该项目将继续推进第二批晶体采购。研究人员还将继续推进探测器的机械设计，框架制造将随后进行。
建成后，ePIC可能让物理学家对构成普通物质的粒子和力产生新认识。EIC将研究夸克和胶子在质子及其他粒子内部如何排列。
据美国天主教大学教授坦尼娅·霍恩博士称，EIC将使科学家能够研究π介子和K介子结构，并对质子自旋进行高精度研究。霍恩说：“我认为这是EIC一个非常令人兴奋的方向——我们有机会研究这些过程。”
该对撞机将重复使用布鲁克海文相对论重离子对撞机（RHIC）的主要部件，RHIC最近完成了最后一次实验运行。巴齐列夫斯基在新闻稿中总结道：“它将以极致精度让我们更深入地观察质子内部，将质子结构研究提升到一个全新的水平。”
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