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.     

北京正负电子对撞机BEPC和BEPCⅡ

对撞机是一种把两束相向运动的带电粒子加速到高能量,并使之在其中进行对撞的加速器,是探索物质微观世界的强有力的工具。北京正负电子对撞机由四大部分构成:注入器与束流输运线、储存环、北京谱仪和同步辐射装置。直线加速器产生的正负电子束分别由两支束流输运线注入到储存环。正负电子束流在储存环中积累并达到所需要的流强和能量时,在对撞点交叉、对撞。安放在对撞点的北京     

正对撞束束补偿的理论和模拟研究

束束效应是限制对撞机性能提高的重要因素,其限制作用可以通过补偿机制来改善。针对正对撞束束效应,提出两种实现束束补偿的对撞机结构,并对实现束束补偿的原理和需要满足的条件进行分析。提出利用能量回收型直线加速器产生的电子束流进行正对撞束束补偿的方案,并且基于超级质子质子对撞机进行模拟研究,研究了补偿前后束流粒子分布、频移和粒子损失等变化情况。束束补偿可以减小束团内部粒子的频散,减小束流损失,提高束流寿命,可以大幅提高单束团流强,从而提高对撞机亮度。     

联系无限大与无限小的一门学科──宇宙线物理学

宇宙线是在天体物理过程中产生的各种不同能量的微观粒子流.它们中间包括地球上已有的各种元素的原子核,其中氢核(质子)约占百分之九十,氦核(α粒子)占百分之九,其他原子核共占百分之一,γ射线、原初电子又占上述各种原子核的百分之一.宇宙线粒子的最高能量已达1020电子伏以上;这就是说,在一个直径不到微微米的粒子上集中了10个焦耳以上的能量.这比世界上现有加速器的能量高出几亿倍.但宇宙线的流强很弱,并且流强近似地随能量平方反比下降.在大气层顶部,每平方米面积上每小时大约飞来一个具有1014电子伏的粒子.由于空间磁场强度约为10-5高斯…     

对撞机和北京正负电子对撞机

在对撞机建成以前,人们进行高能物理实验都是利用高能粒子去轰击实验室里静止的靶.在达种情况下,高能粒子和靶内粒子之间的有效作用能,只占高能粒子能量的一小部分.打靶的粒子能量越高,有效作用能所占的比例越小,高能粒子能量的利用效率也越低.如果让两束相对运动的高能粒子相对撞,有效作用能所占比例会大得多.如果两束能量相同的同种粒子相对撞,则有效作用能等于两个粒子能量之和.图1表示高能粒子能量与有效作用能之间的关系曲线.曲线1、2、3分别是同样能量的电子与正电子、电子与质子、及质子与质子对撞的相应曲线,而4、5、6分别是电子轰…     

EicC束流冷却方案设计与模拟

对核子内部结构的研究是当前理论和实验研究的重要前沿,高能散射实验是探索核子结构的理想工具。中国科学院近代物理研究所计划在已开建的强流重离子加速器项目(HIAF)的基础上,升级建造中国极化电子离子对撞机(EicC)。EicC将提供质心系能量为15～20 GeV的电子和质子双极化束流,对撞亮度设计指标为2×10³³ cm^-2s^-1,离子束的有效冷却是EicC实现亮度目标的关键。针对离子束流初始发射度大、能量高、流强强的特点,EicC采用两级束流冷却方案,首先在增强器(BRing)中利用常规直流电子冷却器降低离子束流发射度,其次在对撞环(pRing)中采用基于能量回收型直线加速器(ERL)的高能束团冷却系统,抑制对撞过程中的离子束发射度增长。以质子束为例,模拟研究了EicC束流冷却装置中电子束的尺寸、温度、冷却段的磁场和束流光学参数对冷却速率和冷却过程的影响,最终得到了满足亮度要求的束流冷却参数。     

CERN可能探测到了希格斯粒子

 ２１世纪前夕,位于日内瓦附近的欧洲核子研究中心（简称ＣＥＲＮ）的物理学家们在大型正负电子对撞机（ＬＥＰ）上做出了令科学家们激动不已的工作：他们可能探测到了梦寐以求的希格斯粒子存在的迹象。 ＣＥＲＮ现在的这台正负电子对撞机的设计能量为１００吉电子伏（ＧｅＶ）。按人们原来推测,希格斯粒子的质量很可能在１５０吉电子伏左右,看来ＬＥＰ的能量是不够的。因此,ＣＥＲＮ几年前就开始筹建大型强子对撞机（ＬＨＣ）。这台对撞机将采用１４０００吉电子伏能量的质子一质子对撞,每年能产生８０万个顶夸克,发现希格斯粒子的机会因而会大得多。     

提高醋酸纤维素固体径迹探测器灵敏度的一个新途径

各种固体径迹探测器材料的灵敏度不同,其中以纤维素硝酸酯塑料(简称硝酸纤维素)最为灵敏,最好的可以记录能量达9.5兆电子伏的α粒子和700千电子伏的质子;其次为纤维素醋酸酯塑料(简称醋酸纤维素),在最佳情况下能记录能量不超过4兆电子伏的α粒子和能量为300千电子伏或略高的质子.由于醋酸纤维素在使用上有一定的优点,因此我们对提高它的灵敏度进行了研究.     

γ光子对撞机

 实在的对撞机是一种把带电粒子（正负电子、质子与反质子、重离子等）加速到高能量并使之在其中对撞的加速器,相应地有正负电子对撞机、质子－质子对撞机、质子－反质子对撞机、电子－质子对撞机和重离子对撞机等．可是,光子对撞机又是何物呢？光子能发生相互作用吗？怎样才能得到高能光子并让它们对撞呢？下面就让我们来谈谈这些有趣的问题．光子能发生相互作用吗？常识告诉我们,光子和光子不能发生相互作用．每天我们都与光打交道,两束光照到一起时,您看见过它们变成别的什么了吗？没有,从来没有．或许您见过光的干涉现象,那只是光作为一种电磁波在迭加时幅度加强或减弱的效应．     

质子静电加速器

本文介绍了中国科学院的一架高气压型质子静电加速器。这架加速器所加速的质子的最高能量为2.3兆电子伏,瞬间可达2.5兆电子伏。已经运转了四年多的时间。 关键词：     

国际粒子加速器的前沿

人类对于微观世界的探索是粒子加速器发展的驱动力.粒子加速器从20世纪30年代问世以来,不断向更高能量和更好性能挺进.随着研究的深入,粒子加速器一步步从低能发展到高能,从弱聚焦发展到强聚焦,从打静止靶发展到粒子束对撞.更高的能量和更高的亮度是用于高能物理研究的加速器发展的两大前沿.作为多学科研究的平台,同步辐射光源、自由电子激光和散裂中子源等基于加速器的大科学装置也在蓬勃发展.各种低能加速器广泛地应用于国民经济的各个领域.新方法、新技术、新原理层出不穷.文章将讨论国际粒子加速器的前沿.     

北京质子直线加速器及其应用研究装置建成

 北京质子直线加速器及其应用研究装置,包括35兆电子伏质子直线加速器、快中子治癌研究装置、医用短寿命同位素制备装置和正电子断层照象(PET)试验装置.这些装置的建成,是在中央的关怀下,在国家计委、国家科委和中国科学院的领导下,由全国上百个厂家、研究所大力协作、奋战攻关的结果.北京质子直线加速器,是我国自行设计和建造的第一台质子直线加速器,也是我国目前最高能量的质子加速器.这台大型科研装置,综合了许多门类的尖端技术,如超高频无线电、高电压、高真空、精密机械、高精度的光测和电磁测量、计算机自动控制技术等.     

超铀缺中子核素镅-235在我国合成

 最近,中国科学院近代物理研究所的一个实验小组,利用中国科学院高能物理所质子直线加速器提供的35兆电子伏的质子轰击钚-238靶.     

γ光子对撞机及相关前沿研究

<正>1.什么是γ光子对撞机1.1从加速器到对撞机人类对物质世界的探索从宏观上讲,从地球,太阳系、银河系再到整个宇宙,从微观上讲,从分子、原子、原子核、质子、中子再到各种强子、夸克,甚至希格斯粒子,都在不停地拓展。在粒子物理的进展中,对撞机起着不可替代的至关重要的作用。对撞机是利用两束反向运行的高能粒子束对撞,来     

北京正负电子对撞机重大改造工程圆满完成

历时5年、耗资6．4亿元的北京正负电子对撞机重大改造工程（BEPCⅡ）于2009年5月19日圆满完成。改造后的电子对撞机在1．89GeV能量下,对撞亮度超过3&#215;10^32cm^-2&#183;s^-1,最高达到3．21&#215;10^32cm^-2&#183;s^-1,性能提高30多倍,每秒钟可实现碰撞1亿多次,对撞亮度在一定能量区域里,是美国康奈尔大学的加速器CESR曾创下的世界纪录的4倍以上。建成于1988年的北京正负电子对撞机是世界八大高能加速器中心之一,中国科学家利用这一装置在世界高能物理领域占据了一席之地。2003年,在SARS病毒防治战役中,     

高梯度电子直线加速器

由于实验高能物理对于高能加速器的需要,希望建造能量为Tev数量级的电子、正电子直线对撞机,为此需要建造能量为Tev数量级、加速梯度为100MV/m的电子直线加速器。本文对于这种高梯度电子直线加速器的工作频率和加速结构的选取、新的微波功率源、脉冲功率压缩系统和双束加速器等有关问题作了综合性的介绍。     

高梯度电子直线加速器

由于实验高能物理对于高能加速器的需要,希望建造能量为Tev数量级的电子、正电子直线对撞机,为此需要建造能量为Tev数量级、加速梯度为100MV/m的电子直线加速器。本文对于这种高梯度电子直线加速器的工作频率和加速结构的选取、新的微波功率源、脉冲功率压缩系统和双束加速器等有关问题作了综合性的介绍。     

EicC对撞光学设计

EicC是中国科学院近代物理研究所计划建造的中国电子-离子对撞机装置,该对撞机质心能位于20 GeV附近,是研究海夸克的最佳能量窗口,同时还可研究胶子和价夸克。EicC对撞粒子为高极化率质子和电子束团,质子环pRing采用八字环设计方案,可以更好地保持极化质子束团极化率,电子环eRing采用跑道形环设计方案,可以更好地利用隧道空间。该装置电子束流能量中心值为3.5 GeV,电子束RMS发射度为水平方向60 nm·rad,垂直方向60 nm·rad,对撞点b函数为水平方向0.4 m,垂直方向0.12 m;质子束流能量中心值20 GeV,质子束RMS发射度为水平方向300 nm·rad,垂直方向180 nm·rad,对撞点b函数为水平方向0.08 m,垂直方向0.04 m,设计亮度2×1033 cm–2s–1。EicC采用双对撞区非对称光学设计,通过对EicC不同色品补偿方案的研究,最终确定了弧区加短直线节共同补偿的色品补偿方案;通过研究对撞点处b函数以及对撞点间相移对动力学孔径的影响,最终得到pRing动力学孔径大于8 s(s为束团RMS尺寸)、eRing动力学孔径大于20 s,满足大于束团尺寸6 s的要求。     

D0和TOTEM实验证实三胶子胶球存在

正2021年3月5日,费米实验室太电子伏质子加速器(Tevatron)的D0合作组与大型强子对撞机(LHC)的TOTEM合作组联合宣布发现了奇异子(Odderon)的实验证据,相关论文已提交到了物理专业最著名的杂志《物理评论快报》(PRL)(1)。其中,Tevatron是正反质子(ppˉ)对撞,LHC上是质子-质子(pp)对撞。这是实验上首次报道探测到了奇异子。     

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。