下一代LC加速结构的研究进展

下一代正负电子直线对撞机（ＬＣ）是当今国际加速器研究领域的前沿课题。它自八十年代提出以来，对其关键技术、关键部件的研究取得重大进展。本文将介绍笔者近年来跟踪调研的有关下一代正负电子直线对撞机加速结构的研究进展情况，尤其是美国ＳＬＡＣ和日本ＫＥＫ在加速结构方面的最新进展     

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。     

国际直线对撞机研究现状及未来发展

文章介绍了国际直线对撞机(ILC)的科学目标及直线对撞机(LC)与强子对撞机(LHC)的关系.结合对正负电子直线对撞机历史的回顾及国际直线对撞机方案的选择,对国际直线对撞机的发展现状及未来发展趋势进行了介绍.对中国科学家在国际直线对撞机中所做的国际合作研究进行了简要的回顾,并强调了中国抓住国际直线对撞机国际合作机遇对中国科学发展的重要性.     

φ介子工厂及其粒子物理实验研究计划

建于罗马近郊Ｆｒａｓｃａｔｉ意大利国家实验室的高亮度正负电子对撞机ＤＡΦＮＥ在φ介子产生的阈能上运行,被称为φ介子工厂。ＤＡΦＮＥ已于１９９９年４月开始物理运行。文章介绍了这台对撞机以及相应的粒子物理实验－－ＫＬＯＥ实验的研究计划。     

加速器结构在SLAC的研究和发展

评述近年来加速器结构在SLAC的研究和发展. 内容包括：通过下一代直线对撞机(NLC)的研究取得的成果；在决定国际直线对撞机采用超导主加速器以后研究工作的调整和进展.     

介子工厂及其粒子物理实验研究计划

建于罗马近郊Ｆｒａｓｃａｔｉ 意大利国家实验室的高亮度正负电子对撞机ＤＡΦＮＥ在介子产生的阈能上运行,被称为介子工厂．ＤＡΦＮＥ已于１９９９ 年４ 月开始物理运行．文章介绍了这台对撞机以及相应的粒子物理实验———ＫＬＯＥ实验的研究计划．     

北京正负电子对撞机中的束流光电子不稳定性研究

高能储存环中的正电子束流辐射出光子,打在束流管道壁上产生光电子并形成电子云;多束团正电子束流与电子云相互作用,有可能发生的不稳定性,称为束流光电子不稳定性.这种不稳定性有可能在下一代高能正负电子对撞机的束流中发生,因此对这种束流不稳定性的研究,也有很重要的实际意义.文章讨论了在北京正负电子对撞机(BEPC)上开展的束流光电子不稳定性实验和模拟分析研究.     

BEPCII新加速管的高功率测试和老练

BEPCⅡ(北京正负电子对撞机重大改进工程)要求其直线注入器提供更高的能量和流强,为此必须改进正电子产生靶前后的加速管,以提高加速梯度,并消除原有加速管因长期运行后性能有所下降的隐患.本文叙述了新加速管的高功率测试,包括测试装置的设计、建立,微波功率源(速调管)的调试和加速管高功率测试结果及其分析.     

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…     

希格斯研究未能挽救LEP的命运

 据英《自然》２０００年第６８１０期报道,在经过了１１年正常运行和３个月延期运行之后,欧洲大型正负电子对撞机ＬＥＰ终于在２０００年１１月寿终正寝。此前一周,ＣＥＲＮ总主任ＬｕｃｉａｎｏＭａｉａｎｉ拒绝了ＬＥＰ再运行１年的请求,命令按计划在年初将它拆除。ＬＥＰ得到延期运行一个月的经费,以便获得更多的数据来支持初步的观测结果。由于数周前,ＬＥＰ首次真正观测到希格斯粒子存在的可能性,ＣＥＲＮ管理机构受到各方的压力,要求延长运行１年。但是,延长１年运行将需经费１亿瑞士法郎,而且还要推迟建造大型强子对撞机ＬＨＣ。     

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     

BEPCⅡ正电子源

BEPCⅡ是一粒子工厂型的正负电子对撞机,为北京正负电子对撞机(BEPC)的改造、升级工程. 它对直线注入器的基本要求是40mA,1.89GeV的正电子束流,发射度1.6μm,能散度好于±0.5%, 保证储存环的注入速率≥50mA/min, 实现TOP OFF注入方式. 因为正电子流强与打靶电子束流功率成正比,采用一把新的10A电子枪来提高打靶电流, 采用新加速结构和65MW速调管SLAC5045把目前140MeV的打靶能量提高到240MeV. 正电子源本身也是一非常关键、极其复杂的系统, 它包括正电子转换靶室、12kA``磁号'脉冲电源、7m长聚焦节、大功率直流电源和支架等. 目前,正电子产生加速器,从电子枪直到正电子源,已经安装到了BEPC直线加速器隧道. 本文将着重介绍正电子源系统的设计、加工和测试.     

新一代北京谱仪的设计与建造

 北京谱仪（BESIII）作为北京正负电子对撞机重大改造工程的一个重要组成部分，是北京正负电子对撞机的“眼睛”，它通过测量正负电子对撞产生的次级粒子来研究物质的基本组成及其性质。本文介绍我们自行设计与建造的BESIII探测器的设计与研制情况。     

LHC实验计划纵横谈

 一、ＬＨＣ和ＳＳＣ谈到ＬＨＣ（大型强子对撞机）,就不能不回忆起ＳＳＣ（超导超级对撞机）。８０年代以来,美国的ＳＳＣ和欧洲核子中心（ＣＥＲＮ）的ＬＨＣ一直被视为２１世纪初高能物理实验的两个前沿阵地。而在这两个并列的雄心勃勃的计划中,ＳＳＣ能量更高,规模更大,它的质子－质子对撞的质心能量为２０ＴｅＶ（１ＴｅＶ＝１０１２ｅＶ,即１万亿电子伏特）,轨道周长８７千米;ＬＨＣ的质心能量为１４ＴｅＶ,轨道周长２７千米,ＬＨＣ质子轨道将被设计在ＣＥＲＮ的原正负电子对撞机ＬＥＰ的隧道中。１９９３年１０月美国参众两院联席会议表决停建ＳＳＣ,这个消息当时在国际高能物理界造成的巨大冲击是可以想见的。     

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．     

ALEPH实验及其在LEPI能区的最新结果

本文介绍目前世界上最高能量正负电子对撞机ＬＥＰ上的四个大型实验之一——ＡＬＥＰＨ 探测器的结构和特点．适宜开展的物理工作，北京研究组对ＡＬＥＰＨ国际合作在硬件和软件方面的贡献以及最近在ＬＥＰＩ能区运行所得到的最新实验结果，包括Ｚ０共振峰参数和中微子代数的测定．强子事例的总体形状参数和单举分布参数以及Ｚ０的轻子衰变分支比测定等．     

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．     

潘诺夫斯基教授荣获中国国家国际科技合作奖

 ２００１年４月５日中华人民共和国科技部举行隆重颁奖仪式,将国家科技合作奖奖牌正式授予潘诺夫斯基教授。众所周知,潘诺夫斯基（Ｗ．Ｋ．Ｈ．Ｐａｎｏｆｓｋｙ）教授系高能物理学家,无论作为一名科学家,还是任所长领导一职,在其职业生涯中,都充分显示出他不仅是一位著名的物理学家,而且还是一位杰出的加速器建造专家。在他担任所长期间,斯坦福直线加速器中心,（ＳＴＡＮＦＯＲＤＬＩＮＥＡＲＡＣＣＥＬＥＲＡＴＯＲＣＥＮＴＥＲ,简称ＳＬＡＣ）成功地建造了ＳＰＥＡＲ,ＰＥＰ和ＳＬＣ对撞机,并取得了许多有趣的重要物理成果,包括３个诺贝尔物理奖：发现质子并不是一个点粒子而有内部构造.     

高能正负电子对撞实验的若干新进展

本文介绍在西德高能正负电子对撞机佩特拉(PETRA)上马克-杰(MARK J)实验组近一年来(1978年10月到1979年8月)取得的实验成果. 佩特拉是西德汉堡德意志电子同步加速器中心(DESY)的一台高能正负电子对撞机.在佩特拉对撞机中,正负电子能量的设计指标是19 GeV,即对撞时质心总能量为38 GeV.这台对撞机从1978年10月开始运转,到1979年8月底,先后运行的质心总能量分别是13GeV,17GeV,22 GeV,27 GeV,30 GeV和 31.6GeV,以后还将继续提高到38 GeV,它是目前世界上能量最高的正负电子对撞机.佩特拉对撞机的大图及交叉点见图1. 马克-杰实验组是…     

环形正负电子对撞机:物理、技术以及现状

环形正负电子对撞机(CEPC)是中国高能物理学界提议建造的、下一代大型正负电子对撞机。CEPC不仅可作为Higgs粒子工厂而运行,也可产生海量的Z玻色子以及W玻色子,进而从Higgs物理、电弱精密测量、味物理和QCD等各个方面对粒子物理标准模型进行全面、细致的验证,并以此来揭示标准模型背后的物理规律。自倡议以来,我国高能物理学界对CEPC项目的物理潜力及其各项关键技术进行了积极的研究,并于2018年11月正式发布了CEPC的概念设计报告。这意味着CEPC项目的初步设计蓝图已经完成。文章在CEPC《概念设计报告》的基础上简介了其物理潜力及相关技术的研究进展。