等离子体型的粒子加速器

 以接近光速飞行的带电粒子群以及高能加速器,使我们对物质的结构、自然界基本力的作用、宇宙起源的认识,都有了长足的进步.在本世纪30年代,能产生百万电子伏特(MeV)能量的迴旋加速器,模拟了巨星核心的条件,提供了研究原子核反应的实验环境.后来出现的可产生十亿电子伏特(Gev)能量的同步加速器和直线加速器,揭示了中子量内部的环境,并证实了反物质的存在.今天,质子同步加速器的能量达万亿电子伏特(TeV),用于探测宇宙诞生时的十亿分之一秒内的环境.建造世界上最大的加速器--超导超级对撞机(SSC)的计划已经拟定.这个对撞机所使用的技术,在实际上已趋于它的极限.幸运的是,一种新的加速器技术--等离子体型的粒子加速器技术已经问世,它为达到更高能量开辟了一条充满希望的道路.     

第一台直线对撞机开始生产Z^0粒子

1989年4月12 日,在美国斯坦福直线加速器中心(SLAC),人们为高能物理发展的又一大喜事——在建成世界上第一台这类直线对撞机SLC两年后,首次产生了Z0粒子而沉浸在喜悦之中. 由B.里克特教授主持兴建的SLC工程于1983年正式开工.其主要目的有两个:一是发展加速器技术,使建成的新型正负电子对撞机相对于电子储存环对撞机而言,在大幅度提高束流能量时并不需要大大增加经费,为正负电子对撞机向更高能发展开创新途径.二是寻找理论家们预言的传递弱相互作用的中间玻色子Z0,并且可以做许多物理研究工作. 西欧核子研究中心(CERN)的LEP是当今世…     

桌面上的对撞机

 高能物理实验需要耗资惊人的粒子加速器.例如在美国得克萨斯正在建立中的53英里长的超导超级对撞机,需耗资80亿美元才能建成.但是依利诺阿贡国家实验室的物理学家们已经成功地试验了一种新技术,能显著地减少大型加速器的尺寸与成本.     

BESⅢ实验首次观测到Y(4260)→γX(3872)辐射跃迁

<正>随着我国北京正负电子对撞机(BEPCII)上的北京谱仪(BESIII)实验和日本高能加速器研究机构(KEK)的Belle实验发现带电奇特强子态ZC(3900)[1],研究奇特态粒子成为粒子物理学研究领域中当前最热门的课题之一。究竟什么是奇特态粒子呢?这还得追溯到基本粒子的结构。     

CEPC-SppC加速器——从概念设计到技术设计

2012年7月4日欧洲核子研究中心(CERN)宣布在大型强子对撞机LHC上发现希格斯粒子,科学家经过50多年的搜索,粒子物理学终于进入了希格斯时代。由于希格斯能量为较低的125 Ge V,因此,除了可以使用直线正负电子对撞机(例如ILC和CLIC)外,还可以采用环形电子正负对撞机产生希格斯粒子,并且后者具有更高的亮度及更多的对撞点,除了在功耗方面外。     

为什么要建造各种各样的加速器

 从《高能物理》和《现代物理知识》杂志上我们已经熟悉了许多高能加速器的名字.譬如说,固定靶质子加速器AGS、SPS、TEVATRON;质子-反质子对撞机S(?)PS;正负电子对撞机SPEAR、DORIS、CESPPEP、PETRA、TRISTAN,最近我国建成了一台正负电子对撞机BEPC,西欧CERN建成了能量更高的正负电子对撞机LEP.为什么世界上要建立如此多的种类不同的高能加速器?世界上已经有了能量高的加速器为什么又还在建造能量低的加速器?等等.一般说来,不同类型和不同能量的高能加速器服务于不同目的的粒子物理实验.根据物理实验的物理目标,选用不同的加速器作实验,选用固定靶加速器或者对撞机;选择质子加速器或者电子加速器;选择能量低的或者能量高的,等等.     

高效率生产粲粒子的工厂——BEPCⅡ加速器巡礼

1974年11月,丁肇中和里克特几乎同时宣布,他们的实验组各自在美国布鲁克海文实验室的质子同步加速器AGS和斯坦福直线加速器中心的正负电子对撞机SPEAR上,发现了一个能量约为31亿电子伏特的新粒子,并分别命名为J粒子和Ψ粒子,后来统一称为J／Ψ粒子。这一被誉为“十一月革命”的发现,使高能物理的研究迈进了一个新的境界。     

Tau-Charm粒子工厂

所谓“Tau-Charm(τ-C)粒子工厂”，是在低背景条件下极大量地产生τ轻子和c(粲)粒子的加速器以及相关实验装置的总称。具体说，它包括一个工作能区З——5GeV、峰值亮度～10^33cm^-2s^-1的双环e^+e^-对撞机和相应的高性能实验谱仪.τ-c粒子工厂主要用来研究我们至今知之不多的三个费米子τ、vτ轻子与c夸克的物理学。     

世界上最大粒子加速器探秘

要认识肉眼看不到的粒子,我们首先想到的办法是什么?是显微镜,电子显微镜或是原子力显微镜。没错,要看清肉眼看不到的粒子,就得靠显微镜。但是,要认识它们的性质,就得修建庞大的仪器,粒子加速器就是这样一种大型仪器。世界上最大的粒子加速器名叫大型强子对撞机(LHC),重5万吨、长27千米、造价高达25亿美元,将于2008年春天投入使用。图1欧洲核子研究中心示意图为何要建粒子加速器在瑞士和法国交界处有一个举世瞩目的研究机构,它就是欧洲核子研究中心,其主要研究目标是搞清楚究竟是什么东西构成了世界上的物质。而大型强子对撞机就位于这个…     

高能多粒子产生：实验综述

本文综述了欧洲核子研究中心P(?)对撞机上多粒子产生的性质、实验数据以及截面、多重数分布、赝快度分布、横动量分布、关联、粒子产额和衍射分解等。     

北京正负电子对撞机及其重大改造工程

作为探索微观世界工具，对撞机在粒子物理近三十年激动人心的进展中崭露头角，已成为一种占主导地位的高能加速器．北京正负电子对撞机(BEPC)瞄准τ-粲能区的物理窗口，自1988年建成投入运行以来，在高能物理实验和同步辐射研究领域做出了许多重要成果，已成为在其工作能区性能国际领先的高能加速器．为了在激烈的国际竞争中继续保持在τ-粲物理领域的领先地位，中国科学家提出了北京正负电子对撞机重大改造计划(BEPCⅡ)，于2003年底得到国家批准．和BEPC一样，BEPCⅡ“一机两用”，用于高能物理和同步辐射研究，作为对撞机的主要指标的亮度将比BEPC高100倍，同步辐射的性能也将大幅度提高．文章简要介绍了BEPC运行成果和BEPCⅡ的建设进展及其发展前景．     

北京正负电子对撞机与工业技术

工业高技术是建造对撞机的基础。而建造高持能指标和高可靠性的对撞机必将推动并突破工业高技术的前沿。25年来国际高能加速器和高能粒子探测器的发展历史充分体现了两者间相互影响的良性循环，北京正负电子对撞机的建成及其对工业技术的影响标志着这种良性循环的开始。     

等离子体尾场“涡轮增压”粒子加速器

当2000年欧洲粒子研究所（CERN）的大型正负电子对撞机（LEP）被拆除时，该对撞机已经创造了将电子能量加速到100GeV以上的记录．但是这样高的能量并不容易达到．利用原来LEP的隧道新建的大型强子对撞机LHC的造价为10亿美元．     

摆动的真空是质量的来源吗？

物质的质量从何而来是自然界最深层次的秘密之一.40多年前,物理学家希格斯(P.W.Higgs)提出是一种玻色子引发的场给予物质以质量,此后,学界便称这种粒子为希格斯玻色子(Higgs boson).十多年来,花费了相当多的时间和金钱在用粒子加速器寻找此种粒子,但迄无所获.2008年9月10日启动的目前世界上能量最大的强子对撞机(LHC)的任务之一就是企图发现这一假想存在的粒子①.     

Higgs粒子初露端倪

最近几年 ,全世界的粒子物理学家都会注视位于瑞士日内瓦的欧洲核子研究中心ＣＥＲＮ的大型电子正电子对撞机ＬＥＰ寻找Ｈｉｇｇｓ粒子的实验结果 .粒子物理的标准模型认为 ,构成物质的最小单元是轻子和夸克 .共有 6种轻子 ,它们是电子和电子中微子、μ子和 μ中微子、τ子和τ中微子 ;6种夸克 ,它们是上夸克、下夸克、粲夸克、奇夸克、顶夸克和底夸克 .传递相互作用的粒子是光子、中间玻色子(Ｗ ,Ｗ-,Ｚ0 )和胶子 .而由于存在Ｈｉｇｇｓ粒子 ,产生真空对称性的自发破缺 ,上述所有有质量的粒子的质量都是通过与Ｈｉｇｇｓ场相互作用而获得的…     

希格斯粒子及其实验寻找和发现

希格斯机制引入基本粒子物理的标准模型,解决了规范对称性自发破缺和粒子质量起源的问题,希格斯粒子成为粒子物理实验的最重要寻找目标。2012年大型强子对撞机(LHC)上的环状螺线管(ATLAS)和紧凑缪子螺线管(CMS)两个实验,分别以超过5倍标准偏差的统计显著性发现了与希格斯粒子性质一致的新粒子。     

希格斯粒子性质测量

2012年大型强子对撞机上的ATLAS和CMS实验发现希格斯粒子,这是粒子物理发展的一个里程碑。这一重大发现揭示了基本粒子质量的起源,极大地深化了人类对于物质世界的认知。希格斯粒子发现之后,测量希格斯粒子的性质是检验粒子物理标准模型并寻找新物理的重要途径。文章从质量、自旋、宇称和耦合等方面介绍希格斯粒子的性质测量。     

在B介子衰变中找到了下落不明的粲偶素

日本ＫＥＫＢ正负电子对撞机上的Ｂｅｌｌｅ国际合作组首次在Ｂ介子强衰变中观察到了长期下落不明的粲偶素 ηｃ(2Ｓ)粒子 .粲偶素是正反粲夸克成对组成的一类介子 .重夸克势模型很早预言了这类粒子不同能态的所有成员 :在相应于质心系能量 3 73ＧｅＶ的粲阈以下 ,具有径向量子数ｎ =1及 2的成员应有 8名 ,实验观察到了其中 6名成员———ηｃ,Ｊ ψ ,ψ(2Ｓ) ,χｃ0 ,χｃ1 及χｃ2 粒子 ;另外两名成员一直下落不明 ,ηｃ(2Ｓ)粒子就是其中之一 .美国ＳＰＥＡＲ正负电子对撞机上的晶体球实验组曾于 1982年在 ψ(2Ｓ)的单举光子谱中观察到一…     

宁静以致远 淡泊以明志--深切缅怀方守贤先生

方守贤先生是我国著名加速器专家,我国高能加速器事业的开拓者和奠基人之一。20世纪80年代,他参与领导了我国第一台大科学装置—北京正负电子对撞机(BEPC)的设计与建造工作,其性能(对撞亮度)超过国际同能区最好水平—美国斯坦福直线加速器中心SPEAR—个量级,开启了中国基于加速器的高能物理实验研究,为我国在r-粲能区粒子物理研究做出了巨大贡献。     

有希望发现希格斯玻色子

据英因New Scientist（13Jan．2007），5报道：从新测定之传递弱相互作用的一种w玻色子的质量推断，利用将于今年启用的一台新粒子对撞机有希望发现希格斯粒子．希格斯玻色子（Higgsboson）对于回答“什么是质量”这个问题至关重要，尽管一直未被发现，但粒子物理学的标准模型预言w玻色子、“顶”夸克和希格斯玻色子三者的质量之间有一定联系．