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北京与正负电子碰撞:30年来领导物理学领域

时间:2019-05-22 14:32 来源:未知 作者:admin



走近大科学工程

本报记者崔爽

天安门广场西面约15公里。北京电子 - 正电子对撞机,看起来像羽毛球拍,大多是从北到南的地下。它由202米的直线加速器和一组长200米的横梁组成。该流量传输线,一个周长为240米的储存环加速器,一个高700米和700吨的大型光谱仪光谱仪,以及14个同步辐射实验站。

除了2004年至2008年进行的主要改造项目和年度检查时间外,在这个地下巨人中,正负电子几乎立即相撞,产生了几个放置在碰撞区周围的颗粒。仪器捕获然后科学家选择案例并进行物理分析。

在中国科学院高能物理研究所44年中,张伟参与了北京正电子对撞机及其重大改造项目的全过程。在世界上最权威的粒子数据表中,北京光谱仪测量了1000多个数据,每个模具都是一项成就。可以说,物理学领域最精确的测量是由北京光谱仪合作组完成的。张伟非常自豪。他和他的同事目睹了北京正面和负面电子收集者在物理领域30年的领导地位。

超高能研究必须对撞

北京光谱仪三能源高能物理研究员和发言人袁长征说,北京的正负电子对撞机是一种高能加速器。正负电子束电流提供两个主要的东西:一个是高能物理实验。北京光谱仪实验取得了许多成就;第二种是同步辐射的应用,即利用碰撞过程中产生的同步辐射在各个领域进行研究。每年大约有500个实验在这里完成。

研究员张伟展示了一部漫画。两只小松鼠在机器的两端,手里拿着一个坚果。将螺母扔在地板上无法打开,但两个螺母可能会高速碰撞。我们真的要打开粒子,看看里面是什么。速度越快,破碎越多,发现的可能性就越大。他用这个例子来解释他为什么要碰撞。

如果不碰撞但使用电子束到达静止目标,产生的有效相互作用能量将小得多。 1954年,着名物理学家费米提出建造一个中心能量为3 TeV的高能加速器。根据当时的技术,使用静止目标的方案需要8,000公里的加速器半径,其大于地球;对撞机的半径仅为4.3 km,并且达到13 TeV质心的能量,因此超高能量搜索应使两束碰撞。张伟说,但是梁的碰撞需要很多颗粒,横截面积小,频率高,以获得足够高的碰撞亮度,那么难度要大得多。

正负电子不断碰撞。科学家从碰撞分析中获得了大量的例子,看看是否有一些罕见的现象,黄金收获砂和各种新的颗粒都是这样的。张伟说。

在亿万粒子中找不同

在物理学领域,大多数精确测量都是由北京光谱仪合作组完成的。

这来自北京正负电子对撞机的优异性能。 1988年10月16日,碰撞成功并已运行了30多年。对撞机是经过几代人的努力而完成的。我们这一代人遇到了康奈尔大学的挑战。另一部分减少能量并与我们竞争。随着时间的推移,我们在世界上取得了巨大的变革。设备类型继续领先。张伟说。在2004年转型之前,对撞机与一对束相撞,每秒坠毁约一百万次。在2008年改造后,已成为目前的双环结构,约有100个串,每秒碰撞约1亿个。时代,除了其他性能改进之外,亮度是转型前的100倍。

粒子物理领域有三个研究前沿,即高能边界,高强度边界和宇宙边界。北京电子和正电子对撞机在高强度前方,另外两个有大型强子对撞机(LHC)。直线对撞机(ILC),未来环形对撞机(CEPC和FCC),高山宇宙射线,空间探测器,望远镜等。

在极端极端和极其脆弱的情况下,材料结构的研究规模是不同的。在20世纪初张炜的观察中,人类认识的世界是10到10平方米的原子和10到11平方米。在20世纪30年代,这支乐队扩展到核心和明星。 2000年,依靠伟大的科学设备,人类视野深入10至18平方米的夸克,并扩展到10至25平方米的广阔空间。探索物质结构是人类离开洞穴的过程。

令人惊讶的是,袁长征在接受采访时表示最近取得了重大突破:北京光谱仪III合作组(BESIII合作组)发现Lambida Superson的正负电碰撞存在横向极化,合作组使用13亿2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009 2009此结果仅发表于英国杂志《自然物理》。

为牵头大科学计划树立规范

张伟打开电脑进入对撞机的显示页面。屏幕上的两条曲线沿时间轴向前移动,红线代表正电子通量,蓝线代表负电子流。最高点约600米。安,大约一个小时后,两条线均匀降低到约450毫安,这意味着颗粒的数量越来越小,控制室工作人员操作按钮,注入正负电子和曲线上升,每秒持续一秒钟。数十亿次碰撞。

来自全球14个国家的64个研究机构的400多名科学家每天都可以在这个页面上打开这个页面并看到两条曲线。

自1989年开始实验以来,北京光谱仪合作组成立。这个合作小组30年来一起进行实验并不容易。张伟说,这套以中国为首的国际领先科学装置的合作规则,也是北京正负电子收藏家的宝贵经验,为后人展示。

这将在未来结束吗?张伟非常冷静:我们的优势将保持十多年,我们将在这十年继续实验,如何继续研究光谱和新强国,并根据实验结果,我们需要看看我们是否需要提高性能。

近年来,关于中国是否将以连续环的形式建立电子 - 正电子对撞机(CEPC)的争论。去年年底,两卷正负圆形电子对撞机《CEPC概念设计报告》正式启动。几天前,杨振宁在公开演讲中重申反对建设,再次将辩论放在桌面上。

有参数是正常的。张伟没有考虑过,但科学研究会找到自己的方向。例如,我们的对撞机将继续前进,并可能需要重建。如果你暂时不能制作高能量边框,你也可以制作高强度边框。如果出于经济或技术原因无法做到这一点,您可以等到未来成熟。

但最好尽可能快地向高能量发展。他加了。比赛是不可避免的。除了欧洲的FCC,日本也可能正在进行ILC。世界上有合作和竞争。当然,我希望下一代最强劲的对手仍在中国。张晓晓说。


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