什么是暗物质
BGO晶体究竟是什么？科研人员介绍说，“暗物质是什么”是本世纪亟待回答的最基本科学问题之一，也是现代物理学界最久未揭开的谜团，按目前的理论分析，暗物质粒子可能湮灭后形成的产物，主要是高能电子和伽玛射线，而BGO晶体是与这些电子和射线发生作用的直接媒介。BGO晶体，在核医学、粒子物理、核物理、天体物理和石油测井等辐射探测领域均有非常广泛的应用。据介绍，暗物质探测卫星“悟空”，最核心的载荷是由308根BGO晶体和光电倍增管构成的BGO量能器，在约1410千克的卫星有效载荷中，824千克皆是BGO晶体，占比高达58%。其中，每根600毫米长BGO晶体，在两端各耦合1只光电倍增管，形成1个探测单元，308个探测单元以相邻两层、正交排列方式形成立体探测矩阵。所以，如果把BGO量能器比喻为卫星探测暗物质的“火眼金睛”，那么600毫米长的BGO晶体就仿佛这双眼的“视网膜”。
保持世界纪录
据了解，在卫星“悟空”有效载荷的初始设计方案中，BGO晶体的“个子”还没有这么高。卫星研制团队曾考虑采用576根25×25×300立方毫米的晶体来构筑BGO量能器，该尺寸更易制备，但在高集成度、低功耗和高可靠性等方面可能无法满足“悟空”的苛刻要求。所以，可行性设计最终确定：BGO晶体的“身高”翻倍至600毫米，数量减半至308根。然而，挑战也随之而来。国际上此前报道最长的BGO晶体仅400毫米长，许多业内专家甚至认为600毫米是不可能完成的任务。在中科院空间科技先导项目的支持下，从2011年6月起，上海硅酸盐研究所中试生产一线（BGO研究组）历时2年，解决了原料处理、生长设备、生长和加工工艺及晶体性能测试等一系列关键技术问题，先后实现了600毫米长晶体的成功制备和量产，而这一BGO晶体长度的世界纪录迄今仍未被打破。上海硅酸盐所在超长BGO晶体制备方面的技术目前堪称全球领先。据悉，率先发现宇宙高能电子“异常超出”的美国南极气球实验（ATIC）采用的BGO晶体，也全部由该生产线提供。
