GRETA完成首次束流测试 将在美国FRIB启动核科学实验

世界先进核科学伽马射线谱仪——伽马射线能量跟踪阵列(GRETA)已在美国密歇根州立大学稀有同位素束流装置(FRIB)完成首次束流测试和特性分析。测试结果显示，该探测器运行符合预期，为后续在FRIB开展科学实验奠定了基础。

GRETA装置安装在稀有同位素束流设施中。 (图片来源：Shumpei Noji/FRIB)

GRETA采用高纯锗探测器，能够以高灵敏度和高精度追踪原子核释放的伽马射线，从而帮助研究人员观察原子核的结构与行为。该装置由美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室牵头组装，并于2025年秋季运往FRIB。此次调试和特性分析，凝聚了伯克利实验室、FRIB以及阿贡国家实验室、橡树岭国家实验室等机构团队多年来在设计、建造、测试和安装方面的工作。

在FRIB，研究人员可利用高能重离子束轰击靶材，产生短寿命稀有同位素。当这些受激原子核回到更稳定状态时，会释放伽马射线。GRETA通过跟踪这些伽马射线，为研究原子核内部结构提供关键数据。

此次调试期间，科学家和工程师将GRETA接入FRIB的ReAccelerator束流线，完成阵列系统校准，并采集实验数据验证性能。在特性分析运行中，研究人员使两个较轻原子核发生碰撞，形成激发态原子核，随后记录其多次衰变过程中释放的级联伽马射线。

项目团队表示，通过检验GRETA对微弱伽马射线跃迁的探测灵敏度，可以与以往伽马射线探测阵列进行性能对比。相关数据仍需进一步分析，但初步结果表现良好。

按照计划，GRETA将用于FRIB即将开展的科学实验。研究人员将借助该装置探索原子核的组成方式、质子和中子数量极限、极端条件下原子核行为，以及恒星中比铁更重元素的形成过程。相关测量还将用于改进原子核理论模型，为核物理、天体物理、能源、医学等领域的基础研究提供支撑。