光电倍增管（PMT）是一种具有较高灵敏度和快速响应的真空电子器件，它在高能物理领域有着非常广泛的应用。高能物理研究涉及到对基本粒子、原子核以及宇宙射线的深入探测和分析，而PMT正是这一领域中不可或缺的探测工具。小编将对PMT在高能物理领域的应用进行详细的探讨，让大家更全面地了解它的重要作用。

粒子探测

在高能物理实验中，PMT作为粒子探测器的重要组成部分，广泛应用于各种实验装置中（图1）。例如，PMT可以用于测量带电粒子的轨迹和能量，通过精确测量粒子在磁场中的飞行时间和偏转角度，可以推算出粒子的质量、电荷和动量等关键参数。此外，PMT还可用于探测中性粒子（如光子、中子等），通过测量其与物质相互作用产生的次级粒子，从而间接探测中性粒子的性质。       

图1  超环面仪器（ATLAS，欧洲核子研究中心）^【1】

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宇宙射线是来自宇宙空间的高能粒子流，对它们的探测有助于揭示宇宙的起源和演化，PMT在宇宙射线探测中发挥着重要作用。通过安装在高空或太空中的探测器，PMT能够捕捉到宇宙射线中的高能粒子，并记录它们的能量、方向和强度等信息。这些数据对于研究宇宙射线的成分、来源，以及它们与地球大气层的相互作用具有重要意义。此外，PMT还可用于监测太阳活动对地球磁场和大气层的影响，为空间天气预报和航空航天安全提供重要依据。

2018年，北京滨松完成了LHAASO项目（图2）用8英寸PMT防水封装品（图3）的制造。该项目投入使用后，在银河系内发现大量超高能宇宙加速器，并记录到能量达1.4拍电子伏的伽玛光子（拍=千万亿），突破了人类对银河系粒子加速的传统认知，开启了“超高能伽玛天文学”时代，该成果于2021年5月17日在《Nature》上进行发表。今年LHAASO项目又在天鹅座恒星区发现了一个巨型超高能伽马射线爆，并且首次找到了能量高于1亿亿电子伏特的宇宙线“源头”^【2】，在天文学史上确认了第一个超级宇宙线加速源，该成果于北京时间2024年2月26日以封面文章的形式在学术期刊《Science Bulletin》发表。其核心探测部件——缪子探测器所用的关键部件CR365型PMT全部由北京滨松提供，在整个安装运行过程中，PMT的故障率为0，为LHAASO项目科学探索目标提供了强有力保障！

注：【2】摘自京报网https://baijiahao.baidu.com/s?id=1791921254202767073&wfr=spider&for=pc

PMT在核物理研究中同样发挥着重要作用。例如，在核衰变实验中，PMT可用于测量放射性核素发出的射线能量和强度，从而研究核素的衰变规律和性质。此外，在核反应实验中，PMT也可用于探测反应产生的粒子，分析反应机制和产物分布（图4）。这些研究对于理解原子核的基本规律、开发新型核能技术，以及应对核辐射安全等问题具有重要意义。

图4 紧贴在钢罐内壁上的8英寸PMT^【3】