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     

用20—1020 keV单能质子刻度CR-39固体核径迹探测器

用北京师范大学2×1.7MV串列加速器和400 kV高压倍加器产生的20—1020 keV单能质子束对CR-39固体核径迹探测器进行了刻度.为了保证质子的单能性和固体核径迹探测器上径迹密度不能超过10⁶/cm²的要求,对两台加速器分别采用了不同方法控制质子辐照数量.在串列加速器上采用了狭缝加转盘的方法,在高压倍加器上采用了100 ns单次高压脉冲扫描束流的方法,既保持了质子的单色性,又达到了质子注量小于10⁶/cm²的 关键词： 单能质子 固体核径迹探测器 CR-39     

超短激光与金薄膜靶相互作用产生的质子能谱

在能量11 mJ、波长744 nm、脉宽120 fs、功率密度61016 W/cm2的超短脉冲装置上,开展了超短脉冲激光与2.1 m和5.0 m金薄膜靶相互作用产生质子束的实验研究。利用Thomson谱仪测量了产生的质子能谱,发现利用2.1 m金薄膜靶时,质子能谱由于质子源数量不足而在74 keV附近出现单能峰,5.0 m的金薄膜靶产生的质子计数和能谱均比2.1 m的金薄膜靶产生的低,主要原因是超热电子穿过薄膜靶时出现的能量损失和几何倾斜降低了电子回流所致。     

激光驱动气库材料实现准等熵压缩理论模型分析

激光驱动气库材料可用于实现准等熵压缩,为了预估样品靶前表面的峰值压力及分析样品靶前表面压力随时间变化曲线,建立了一个简化的理论模型用于描述这一物理过程。激光入射在气库材料上产生冲击波,冲击波到达气库材料背表面卸载使其成为等离子体,进而在真空中自由膨胀。在膨胀的过程中,等离子体密度、温度不断降低,并堆积在样品前端使样品表面的温度、压力缓慢上升,实现准等熵压缩。将气库材料近似为多方气体,对其进行分层处理,求解得到每一层等离子体自由膨胀的解析解,进而编写程序计算多层等离子体堆积在样品前端压力随时间变化曲线。与实验上获得样品自由面粒子速度后用背积分方法获得的样品前端压力随时间变化曲线进行对比,较为吻合,表明这种模型可以用于预估样品前端压力。     

Generation of fast protons in moderate-intensity laser－plasma interaction from rear sheath

Forward fast protons are generated by the moderate-intensity laser--foil interaction. Protons with maximum energy 190~keV are measured by using magnetic spectrometer and CR-39 solid state track detectors along the direction normal to the rear surface. The experimental results are also modeled by the particle-in-cell method, investigating the time-varying electron temperature and the rear sheath field. The temporal and spatial structure of the sheath electrical field, revealed in the simulation, suggests that these protons are accelerated by target normal sheath acceleration (TNSA) mechanism.     

Neutron Generation and Kinetic Energy of Expanding Laser Plasmas

We investigate the kinetic energy of expanding plasma of a solid target heated by a ultra-short and ultra-intense laser pulse and the efllciency of energy coupling between the ultra-intense laser pulse and the solid target, in order to increase the utilization ratio of laser energy and to raise the neutron generation farther. Some new ideas about improving the energy utilization by head-on collision~, between the expanding plasmas are proposed. The significance is the raise of generation of shorter duration neutron, of the order of picoseconds, which allows for an increase of energy resolution in time-of-flight experiments and also for the investigation of the dynamics of nuclear processes with high temporal resolution.     

采用双层靶提高激光薄膜相互作用中加速质子的产额

 在激光等离子体相互作用实验中测量到的加速质子,来源于薄膜靶表面的碳氢沾染物。为了提供稳定充足的质子源,设计一种新的复合靶,在2.5 μm塑料溅射200 nm 金薄层形成双层靶,并在中等强度激光功率密度下开展研究,采用磁谱仪和CR-39探测器测量得到其能谱,结果表明：双层靶结构能够有效地增加质子的产额,并可能改善加速质子束的单能性。     

环形正负电子对撞机带电粒子鉴别的飞行时间探测器

环形正负电子对撞机(circular electron-positron collider, CEPC)通过d E/dx的测量进行长寿命带电粒子的鉴别,要求对d E/dx的测量达到约3%的精度.但d E/dx的测量对带电粒子π/K,π/P和K/P各有一个分辨盲区,对应的横动量分别为1 GeV/c, 1.6 GeV/c和2 GeV/c.一种解决方案是采用高精度飞行时间(time of flight, TOF)探测器填补分辨盲区,探测器系统的时间分辨要求小于50 ps.针对这一要求本文提出一种小颗粒飞行时间探测器,具体方案为采用小块塑料闪烁体(1 cm×1 cm×0.3 cm)侧面耦合硅光电倍增管读出.介绍了该探测器的构建以及利用90 Sr电子准直源和高速波形采集电子学对该探测器的性能标定.结果显示,采用恒比定时法,该探测器的时间分辨约为48 ps,可以满足CEPC对飞行时间探测器的要求.