国内外加速器发展概述

带电粒子加速器自1930年左右作为探索物质微观结构的手段出现以来,在半世纪多的时间内,获得了十分巨大的发展.它的应用已远远超过早期的单纯的科学研究,而扩大到国民经济、国防建设、医疗卫生等方面.限于篇幅,此处难以全面介绍.下面只谈三个加速器发展的主要方面:即国际上高能加速器发展总貌;国内三大中、高能加速器工程和低能加速器应用概况;最后简单地介绍一下较有希望的新原理及其发展远景. 一、国际高能加速器发展总貌 图1给出加速器能量随年代发展的总的趋势,由图1可以看出: (1)在五十多年的期间,加速器能量提高了约10个数量级.同时,我…     

粒子加速 国之大贤——缅怀方守贤院士对粒子加速器事业的贡献

<正>2019年3月初,方守贤先生从上海参加质子治疗加速器的调试研究返京后突发肺炎,与病魔顽强抗争了10个多月,于2020年1月19日在医院平静地离去。87年的光辉岁月,他用生命实践了"为祖国建造世界一流的高能加速器"的誓言。七下八上建设北京正负电子对撞机方守贤1951年进入上海交通大学物理系学习,次年转入复旦大学物理系,从此与物理学结下了不解之缘。1955年,他从复旦大学毕业,来到中     

齐心协力建设北京正负电子对撞机

正一、高能物理实验和高能加速器早在两千多年前,我国就有"五行"的假说,认为世界上的万物都是由金、木、水、火、土五种最基本的物质所组成。古代哲学家的"基本物质"的想法在今天已经被科学研究所证实。20世纪物理学的进展告诉我们,世界确实是由一些基本粒子组成的。现在已知的基本粒子有60多种,分为三大类。一类是传递基本粒子之间的作用的,统称媒介子,     

学术活动简讯

日本国际高能物理讨论会 日本小型国际高能物理讨论会于1973年7月23—27日在东京召开.参加者日本方面有二十多个单位(包括大学和研究机构)的代表一百二十多人.中国、法国、意大利、美国和日内瓦欧洲核子研究中心(西欧中心)也都有代表参加.会议上宣读的论文有三十多篇.其中两篇是关于加速器的,七篇是关于高能实验的,另外二十多篇是理论的.这些论文基本上反映了日本国内和国际卜高能物理研究工作的近况.加速器方面,报告了日本正在建造的高能加速器(8—12 GeV,在东京附近的筑波地方)的情况和今后进一步向高能对撞机发展的规划,也报告了美国国…     

我国九十年代加速器的发展展望

 在过去的10年里,我国粒子加速器的研究、设计、制造和应用有了巨大的发展和长足的进步.在80年代由于我国三大加速器工程的建成,打破了建国30多年来总在低能加速器上徘徊的局面,从而使我国成为拥有高、中能加速器的国家,标志着我国的科学技术和加工工业已达到或接近国际水平同时,我国的低能加速器在工业、农业、医学和科学技术上的应用日趋广泛,某些低能加速器的制造如医用加速器开始走向系列化、商品化.这表明我国低能加速器的制造技术已日趋成熟.总之,在我国目前除了高能质子加速器外,可以说加速器品种基本齐全,能区连续,有较好的工业基础并有一支高水平的技术队伍.展望未来,我们相信90年代将会有更大的作为.     

世界上的高能物理实验室

物质结构、宇宙起源与演化、生命起源及其本质是21世纪自然科学研究的三个重大科技前沿,也是人类长期孜孜以探求的科学问题。在20世纪中叶,随着质子、中子(总称核子)等粒子的发现和核物理研究的深入,科学家对于物质结构的研究进入到比核子更深的层次,即高能物理的领域。二战以后,一批高能物理实验室相继成立,或在原有核物理实验室的基础上发展起来,建造了高能粒子加速器,     

激光等离子体加速器:原理、现状以及展望

<正>上帝粒子"希格斯"的发现成就了2013年诺贝尔物理学奖的归属,高能粒子加速器LHC(图1)又一次成为了人们视线的焦点。粒子加速器不仅是高能粒子物理和核物理等高端物理研究的基础工具,利用加速器产生的多波段辐射也在材料、化学、生物和医疗等领域有着广泛的应用。传统粒子加速器受到材料电离击穿阈值的限制,其加速梯度被限制在100 MV/m。如费米所言,     

粒子物理学和核物理学的相互交叉

自从1911年卢瑟福用α粒子作为炮弹轰击金属薄箔发现了原子核,核物理学发展为物理学的一个重要分支。进入20世纪50、60年代以后,由于高能加速器的迅速发展,人们对物质结构的认识又深入到更深层次,基本粒子的种类多达几百种,粒子物理学成为探索微观世界的最前沿的一个学科。粒子物理学的诞生     

激光加速低能电子:有望缩小微型粒子加速器

正据报道,借助激光和"芯片上的加速器"设计理念,科学家将能在鞋盒大小的区域进行实验,用于探索平行宇宙和搜寻"上帝粒子"。借助高能粒子加速器科学家或可发现平行宇宙,然而这些加速器通常都重达数千吨且占地面积大。斯坦福大学等机构科学家最新计划利用石英芯片和激光技术制造微型粒子加速器,加速器体积和重量的大幅缩减使得研究人员更易掌控操作粒子科学实验。这项新设计或将大幅缩减粒子加速器的体积和重量。借助激光和"芯片上的加速器"设     

邮票上的物理学史(58)--加速器·物理实验的大型化

加速器是原子核物理学和粒子物理学中的重要仪器.它利用不同形式的电磁场,把各种带电粒子(电子、质子、轻离子、重离子)加速到很高的能量.用加速器加速的高能粒子轰击各种原子核,观察所引起的核反应,就可以深入研究原子核结构及其变化规律.几十年来,人们在加速器上发现了上千种合成的人工放射性核素,发现了绝大部分超核元素,使原子核物理学迅速发展成熟;与此同时,用加速器又发现了上百种新的粒子,包括重子、介子、轻子和各种共振态粒子,从而建立了粒子物理学.除了用于基础研究之外,大量的小型加速器还广泛应用于同位素生产、肿瘤的诊断和治疗、射线消毒、无损探伤、高分子辐照聚合、材料辐照改性、农作物种子辐照等工、农、医各个领域.     

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.     

让粒子加速器服务国家发展、造福人民大众

方守贤院士是著名的加速器物理学家,是我国高能加速器事业的开拓者,更是一位富有激情和奋斗精神的战略科学家,他的一生与我国的粒子加速器发展紧密相连,为祖国的加速器科技做出了重大贡献。方守贤院士是我博士后工作的合作导师,30年来我目睹了他深谋远虑,不断地进行战略谋划并付诸具体行动的工作历程。     

强流电子束加载下Ta,Al,Cu的温度测量

利用六波长瞬态光学高温计测量了"神龙一号"加速器发射的高能电子束与靶材作用后靶受作用区的温度变化过程。获得了厚度为0.1~0.25mm的Ta,Al和Cu片靶与强流电子束作用后的温度变化过程,最高温度接近9000K,达到了温密物质区域。实验结果表明,利用"神龙一号"加速器发射的强流电子束与特定靶材作用可以获得可供观测的温密物质,而多波长瞬态光学高温计是测量这种温密物质的温度变化的有效手段。     

《强激光与粒子束》(原子能技术类核心期刊,《EI》100%收录)刊物简介

<正>《强激光与粒子束》(High Power Laser and Particle Beams)是由中国工程物理研究院和四川核学会1989年2月创办的国内外公开出版的科技期刊,2003年改为月刊,2008年增加了中国核学会为主办单位。主要报道我国高能激光与粒子束技术领域的基础理论、实验与应用研究的成果和最新进展。内容涉及高功率激光、高功率微波与粒子束的产生、传输及其与物质的相互作用,加速器及高功率脉冲功率技术。主要学科包括:强激光光学,激光器与加速器,高功率微波,脉冲功率,等离子体物理     

前言

<正>中国科学院近代物理研究所受中国电工技术学会电子束离子束专业委员会、中国机械工程学会焊接分会高能束焊接专业组、中国粒子加速器学会离子源专业组、北京电机工程学会加速器专业委员会的委托,于2014年9月14日至17日在兰州举办了"2014全国荷电粒子源、粒子束学术会议"。该学术会议每两年举办一次,旨在交流我国荷电粒子     

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。     

9MeV电子直线加速器X射线测量

 高能工业CT采用9MeV电子加速器产生轫致辐射，利用高能X射线能够有效地穿透物质以及同物质对射线吸收和散射不同这一原理来检查物体内部缺陷或内部结构。加速器电子束的焦点、X射线的最高能量、X射线剂量及均匀性与工业CT成像的质量和速度密切相关；对探测器的电子线路部分进行的X射线屏蔽关系到探测器的使用寿命。X射线测量结果表明，所用9MeV电子直线加速器满足高能工业CT检测的要求。     

高能e+e-物理成就与展望

 北京正负电子对撞机建成以后。高能e⁺c^-物理成为我国高能物理学界热烈讨论的话题.高能e+c-物理是高能正负电子碰撞物理的简单称法;顾名思义,它研究高能正电子和负电子碰撞产生的物理现象.这个对于不少人来说可能还是比较陌生的研究领域其实已经有了至少四分之一世纪的历史,在当代高能物理实验研究中占有举足轻重的地位.它的出现和取得的成就都是同高能粒子加速器技术的发展紧密联系着的.     

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.     

同步辐射的特性和应用

一、引 言 同步辐射是由电子同步加速器或储存环提供的强电磁辐射源,是相对论性电子在磁场中运动时发射的电磁波.近十年来,同步辐射已经发展成为多学科的研究工具,取得了许多重要研究成果并展现出广阔的发展前景,日益受到人们的重视. 带电粒子受加速时的辐射现象在上世纪末就开始研究,到本世纪四十年代,人们注意到高能电子的这种辐射损失将限制电子加速器能量的提高,并对这种辐射的性质作了系统的理论研究.1947年,在同步加速器上首次观察到同步辐射现象,从此开始了同步辐射的实验研究.不过在当时,人们往往只注意到它的消极的方面,因为它是加…