液氩探测器的科学与技术

液氩探测器在粒子物理、天体粒子物理和应用物理中无处不在。得益于20多年的研发以及CERN、Fermilab和Gran Sasso实验室大型设施的运行，它们达到了前所未有的成熟度。本文回顾了这一令人瞩目的进展——从实验技术的基础直到前沿应用。我们首先描述液氩作为粒子探测的主动介质和靶介质的物理与化学性质，以及与其他液化稀有气体相比的优势和局限性。我们考察了液氩探测器作为量能器、闪烁体和时间投影室运行的机遇与挑战。然后我们深入探讨液氩探测器在对撞机（ATLAS）、加速器中微子束（SBN、DUNE）和地下实验室（DarkSide、DEAP、ICARUS）中用于观测稀有事件的核心应用。最后，我们考察非常规发展（像素化、光荷联合读出、掺Xe器件、全光学读出）以及在医学和应用物理中的应用，以将该技术的范围扩展至新颖的研究领域。