暗物质粒子探测卫星空间探测高能伽玛射线

DArk Matter Particle Explorer(DAMPE)was successfully launched on December 17,2015. Now it continually detect the cosmic rays and gamma-rays. The high energy gamma-ray data is not only helpful for the high energy astrophysics but also fo rthe dark matter indirect detection. However, the cosmic rays are more than the gamma-rays by 5-6 orders of magnitude and it is very challenging to separate the gamma-rays from the cosmic rays. We aim to develop an efficient method in which the gamma-rays can be reliably distinguished from the cosmic rays, with which we can get the high time, high spatial and high energy resolution gamma-ray data.

暗物质粒子探测卫星(DAMPE)已于2015年12月17日成功发射，目前进入了正常科学观测模式阶段。DAMPE的高能伽玛射线探测不仅可以用于高能天体物理研究，还可用于暗物质间接探测。由于宇宙线中90%以上是质子，而高能伽玛射线的流量比质子低5-6个数量级。因此如何从大量的宇宙射线本底中高效、可靠的挑选出高能伽玛射线对于DAMPE这样的高能粒子探测器是一个具有挑战性的课题。本项目就是以高效的从海量本底中选择出高能伽玛射线为研究目标，研究高能伽玛射线和宇宙线本底与探测器作用的差别并进而获得高时间、高空间、高能量分辨的伽玛射线天文观测成果。

暗物质粒子探测卫星是中国第一颗空间科学卫星，于2015年12月成功发射，其拥有世界同类探测器最高的能量分辨和最宽的探测能段。高能伽马射线探测是暗物质粒子探测卫星三大科学目标之一，通过伽马射线可以开展伽马射线天文、时域天文以及暗物质搜寻等方面的研究，具有重要的科学意义。高能伽马射线在宇宙射线中流量极低，只有不到质子流量的十万分之一，那么高效率低本底的获取伽马射线对科学研究工作就极为重要，本项目就围绕这一目标开展相关研究工作。本项目按照申请书中的研究内容、研究方案和技术路线，对高能伽马射线反冲问题、径迹重建、数据分类等关键问题深入开展了研究工作，得到了高效率低本底的伽马射线粒子鉴别算法。通过模拟得到对伽马射线的探测效率大于90%，电子和质子本底混入率小于1%。我们将该算法用到在轨数据中，每天可以获得200多个高能伽马射线事例。我们还用伽马射线数据开展了相关科学研究工作，包括探测到若干变源、搜索到几百个伽马射线亮源、对一些脉冲星的能谱和相位开展研究以及得到暗物质湮灭到双光子截面的95%上限等，这些科学结果也验证了我们算法和数据的正确性。综上，本项目的实施对暗物质粒子探测卫星伽马射线探测这一科学目标的实现至关重要，获取的高能伽马射线数据也将在2021年公开发布供科学研究使用，相关科学成果也将陆续发表。