设为首页收藏本站
开启辅助访问 切换到宽版

科学网

 找回密码
  注册
科学网 › 标签 › 对撞机

tag 标签: 对撞机

相关帖子

 版块 作者 回复/查看 最后发表

没有相关内容

相关日志

[转载]希格斯粒子无法解释的“多余”质量从何而来？
热度 1 crossludo 2013-1-31 00:57
希格斯粒子无法解释的“多余”质量从何而来？ 欧洲大型强子对撞机（LHC）提供了希格斯玻色子存在的强有力证据。希格斯粒子解释了其他基本粒子为什么有质量，但无法解释我们周围所见所感的一切质量。 　　 每个质子由3个夸克组成，它们解释了质子质量的1%，其余质量均来自夸克和胶子之间的相互作用。 为了理解究竟是什么将可见物质——从恒星到行星到人，无所不包——结合在一起，你必须知道夸克和胶子如何相互作用。这是夸克物质物理学的本质，也是2012年8月12日至18日在华盛顿召开的夸克物质国际会议的核心议题。 “可见宇宙中有一部分质量希格斯粒子无法解释，我们正在研究这部分质量中的99%。”彼得•斯坦伯格（Peter Steinberg）称。他是美国能源部布鲁克海文国家实验室（Brookhaven National Laboratory）的一名物理学家，也是夸克物质会议的积极参与者。 他进一步解释说，可见物质是指一切由原子组成的物质，原子的质量主要来自组成原子核的质子和中子，绕核运动的电子对其质量几乎没有什么贡献。但是，质子和中子各由3个夸克组成，其质量大大超过组成他们的夸克的质量总和。那么，“其余”的质量从何而来？ 物理学家认为，答案在于，夸克如何通过交换胶子和胶子间的相互作用来发生相互作用。胶子是一种无质量的粒子，它通过自然界中最强的力——强核力——将夸克束缚在一起。这种力具有某种特殊的性质，如果你试图将亚原子粒子夸克拉开，这种力会越变越强。为了了解这种力的特征，物理学家将原子核（又称重离子）加速至接近光速，使得胶子占主导地位，然后牵引它们在粒子加速器（如布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机（RHIC）和欧洲的大型强子对撞机（LHC））中迎头相撞。这些对撞机能创造早期宇宙的环境，那时夸克尚未结合形成质子和中子。研究这种原始的夸克-胶子等离子体重的“自由”夸克和胶子的行为，有助于科学家更好地了解强核力，以及当这些粒子结合形成普通物质时，大量“多余”的质量是如何产生的。 因此，即使可见物质只占整个宇宙的很小一部分——仅仅5%，余下的均由暗物质和神秘的暗能量组成，对它的研究也足以让像斯坦伯格（Steinberg）这样的物理学家忙活好一阵子了。
个人分类: 科研迷题|2330 次阅读|2 个评论
[转载]漫长的等待 欧核中心仍不能确定发现了“上帝粒子
crossludo 2012-12-16 11:54
欧核中心仍不能确定发现了“上帝粒子” 据《 新科学 家》杂志网站12月14日（北京时间）报道，欧洲核子研究中心7月4日曾宣布发现了高度疑似希格斯玻色子（“上帝粒子”）的消息令整个物理学界为之欢呼，不过研究人员仍反复强调只是发现了一种新粒子，至于其是否为希格斯玻色子，还有待更深入的数据分析加以确认。现在，来自ATLAS（超环面仪器）项目组的最新结果发现，新粒子在质量以及衰变为双光子的速率等属性上与粒子物理学标准模型的预测有一定偏差，这使得新粒子为“上帝粒子”的身份依旧存疑。 欧核中心有两个寻找希格斯玻色子的实验在同时进行，一个是ATLAS项目，另一个是CMS（紧凑缪子线圈）项目。研究人员并没有直接探测到希格斯玻色子，而是利用最后观测到的光子等其他粒子来反推它们是否是由大型强子对撞机中粒子碰撞产生的希格斯玻色子衰变而成的。ATLAS项目组在分析衰变而成的两个光子时发现， 新粒子的质量比以其衰变为Z玻色子来计算要多大约3GeV（1GeV=10亿电子伏特）。 CMS项目组主要成员阿尔伯特·勒克认为这个不一致的结果令人费解。但他说，之所以出现不一致，几乎可以肯定是在测量方面出了问题。 “有可能是由于大的统计涨落，才导致数据异常。”美国罗格斯大学的马特·斯特拉斯勒说。他表示，这个问题可能会影响到其他的分析结果。 此外，ATLAS项目组还发现， 希格斯玻色子衰变为双光子 的速率比粒子物理学标准模型预言的要快。其实早在7月，研究人员就已经发现了这一现象，但当时还缺乏足够的数据。如果希格斯粒子衰变为光子的速率过快，或将为新物理的研究方向提供一些线索，解释长久以来困扰人们的一些谜团，比如暗物质、引力和宇宙中反物质的缺失等。 斯特拉斯勒称，新的研究结果“非常有趣，吊人胃口”，但他补充说，这仍不足以确定地说明什么。在斯特拉斯勒看来，新粒子的质量大于标准模型预测的问题可能传递了一个信号，他们不应该相信测量到的高得不同寻常的衰变速率。“随着处理的数据越来越多，我对于通过光子信号测算出多余的质量越来越信心不足。” “我猜（大家）现在非常期待CMS的结果。”勒克说。CMS项目组还没有公布他们的关于新粒子衰变成双光子的数据，理由是他们需要更多的时间去做分析。 下周，大型强子对撞机将再次提升能级，然后准备在2013年年初关闭，进行设备升级。 圈点 当初争分夺秒、信心满满，几乎“言之凿凿”；小半年之后，却变得一个赛一个地出言谨慎。看到这条消息，比起是不是希格斯玻色子本身，科学精神是否会渐行渐远更加让人担忧。当拥有一项成就，可以和财富、地位、荣誉等过多“欲望”关联过大之时，在本该严肃、严谨的科技领域，“先下手为强”成了很多人当仁不让，抑或别无他选的“战术”。当然，作为媒体，面对所谓的“重大发明、发现”，更应该多一些理性的思考——就算新发现是希格斯玻色子，它也不是“上帝”；即便不是，也不能否定科学家为之付出的心血。
个人分类: 博览视界|1151 次阅读|1 个评论
[转载]一周国际要闻（11月26日-12月2日）
crossludo 2012-12-3 14:25
一周国际要闻 （11月26日-12月2日） 本周焦点 大型强子对撞机产生一种全新形态物质 美国麻省理工学院科学家通过欧洲核子物理研究中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）实验发现，部分粒子会从撞击点莫名地飞向同一个方向，实验同时还产生了一种全新的、被称为“彩色玻璃冷凝物”的物质，其对夸克与胶子在质子内部排列方式的确定至关重要。 当粒子束在进行高速撞击的同时，数百种新形态的粒子同时产生，这其中的大多数以光速从撞击发生点飞离，但LHC的巨型探测器之一——紧凑缪子线圈探测器却从200万个铅—质子对撞样本中，观测到其中一些粒子的飞离方向存在一定的联系，即它们的飞行方向甚至完全一致，科学家们并不清楚粒子之间是如何能够彼此沟通它们的方向的，但催生出的全新形态物质——液状物波胶子或能对此予以解答。 一周之“首” 美首次演示热管核裂变动力系统 美国洛斯阿拉莫斯国家实验室等机构的科学家首次演示了利用热管冷却小型核反应堆，借助平顶裂变实验产生了24瓦电力，并驱动了内华达国家安全网站设备的斯特林引擎，总花费也未超过100万美元。科学家表示，一个飞行系统或许需要若干个热管和斯特林引擎组成的模块才能产生大约1千瓦的电力，这次成功演示证明，可靠的小型核反应堆有望被用作新型太空飞行动力系统。 美成功移植首例“始终在呼吸的肺” 不久前，美国加州大学肺移植团队成功完成了首例“始终在呼吸的肺”的移植：一名57岁的肺间质纤维化患者历经7小时的手术后接受了两个新肺，目前正在康复中。这种开创性移植技术使用了一种实验性的器官保存设备——器官护理系统（OCS），该设备可使供体肺在体外运输过程中保持机能，并以接近生理状态的方式进行“呼吸”。而此前，需要移植的供体肺均是在冰盒内以无机能、无呼吸状态下进行运输。 一周技术刷新 用纳米晶体制成低压柔韧电路 一般的集成电路都是印在坚硬硅晶片上，但柔软灵活的电路用途才更广泛。最近，美国宾夕法尼亚大学研究人员展示了一种硒化镉纳米晶体，能被“印”或“涂”在柔软塑料上，制成多种性能优良的电子设备，且根据硒化镉纳米晶体的性能标准，其运载电子的速度比非晶体硅要快22倍。新型镉硒化纳米晶体电路结合了柔韧性、相对简单的制作工艺和低能耗的优点，为生物医学和安全应用领域的新型设备、各种传感器及其他方面的应用铺平了道路。 中美联手研制新型硅基光子芯片 科学界希望光子芯片成为未来超高速通信和运算的主要信息处理器件。而中国南京大学和美国加州理工学院研究人员设计出一种新型硅基光子芯片，初步实现了光的单向无反射传输，其可与CMOS（互补金属氧化物半导体，一种大规模应用于集成电路芯片制造的原料）工艺相容的新一代光子器件集成工艺设计、制备提供了新途径，拓展了光子晶体及传统超构材料的研究领域，为经典光系统中探索和发展具有量子特性的新型光子器件提供了新的研究思路。 前沿探索 破译脑波的行为编码规则 神秘的大脑是怎样在细胞水平为思维编码的呢？已有证据显示，不同的神经元集群代表了不同的信息，但尚未明了这些集群是什么样子或怎样形成的。而最近，美国麻省理工大学和波士顿大学通过研究猴子行为，揭示了神经元集群是怎样形成思维并为思想的灵活变化提供支持的，这一发现也表明意识的本质属性可能是有节律的。 水星北极储有大量纯净冰 水星表面的一些地方炽热到足以熔化铅，表面温度大都在400℃以上，但它的极地却是另一番模样——永远处于阴影下的环形山，可能囤积了万亿吨冰，足够填满200亿个滑冰场。美国宇航局（NASA）的“信使”号探测器发现水星北极附近的环形山里有纯净冰存在的证据。这些冰看起来似乎比月球环形山的更加纯净，说明这颗最靠近太阳的行星可能是彗星和小行星传送冰质更好的存储地带。 “最”案现场 抗艾最新数据振奋人心 艾滋病病毒自发现以来在全球的感染者人数依然庞大。然而，抗艾三十载的人们已不再像过去那样眉头不展，国际社会史无前例的团结和努力正将艾滋病这一“世纪绝症”逐渐转变为一种慢性病。据最新数据，2011年全球新增感染者约250万，已比10年前下降约20％；全球死于艾滋病的人数在2005年达到230万的峰值，但到2011年，这一数字已降为170万；同年，全球抗艾治疗的覆盖率迅速扩大，接受抗逆转录治疗者历史上首次超过未治疗者。 可能是迄今质量最大的黑洞 霍比·埃伯利望远镜大质量星系调查项目的天文学家发现了可能是迄今质量最大的黑洞。这一罕见黑洞质量达170亿个太阳，要知道，我们栖息的地球，只是太阳质量的33万分之一。该黑洞位于NGC 1277星系，其质量占了该星系质量的14%，而通常黑洞只占其所在星系的1%。这一发现可能改写黑洞与星系的形成演化理论。 奇观轶闻 我知道你昨天梦见了什么 睡觉时做的梦本来只有自己知道，而现在，科学家已经知道如何看到一个人梦见了什么了：一个来自日本京都ATR计算神经科学实验室的研究小组日前报告称，他们通过分析志愿者睡眠中的脑电活动，并构建了一个模型来预测几个大类事物是否在志愿者的梦中出现，进而能预测出梦的某些特征。而了解更多有关梦境的内容，以及梦和脑活动的关系，有助于我们理解做梦究竟有什么用。 物种进化并非只走“单行道” 物种进化的道路是一条有去无返的单行路吗？一种木虱可以回答该问题，它们走完了从水到陆再返回水中的进化循环。近日，欧洲空间局（ESA）凯夫斯（CAVES）地下训练计划的宇航员返回地面时，带来了这种特殊的木虱。该物种不同寻常的进化循环，将改变人们对生物进化的认识。证明了进化并非只是单行道，物种也能进化出在早已遗忘了的环境中生存的能力。
个人分类: 综合科研|1078 次阅读|0 个评论
[物理] 对撞机为什么能把能量提高几个数量级而不是提高一倍
liwei999 2012-7-17 13:41
对撞机为什么能把能量提高几个数量级而不是提高一倍 作者: mirror (*) 日期: 07/16/2012 23:18:43 对撞机为什么能把能量提高几个数量级而不是提高一倍 也是个松鼠的问题。按吴嫂的话说，是与松鼠掐上了。链接里套着个链接 世界需要对撞机 。应该说，一个外行人，靠看些文字的东西，能写成那个样子已经很不错了。 描述一个事情，需要有些指标性的东西。就好比描写一个轿车一样。描述加速器，大约有三点：能量、功率和亮度。能量是说粒子被加速到达的能量级别，功率是说粒子的束流强度。亮度是说粒子对撞反应的截面积的大小。 说“把能量提高几个数量级”不是一个简单的事情。卢瑟福的粒子能量按10MeV算的话，10GeV不过是3个量级的提高。到10TeV是6个量级。 Tevatron 的能力是把质子加速到1TeV的能量。 大型强子对撞机 的能力是把质子加速到7TeV。可见，提高能量还是很艰难的事情。电压x电流就是功率。把加速器做强了也不容易。亮度，看上去不像前两个指标那样“硬”，是个可以让人们的智慧得以发挥的领域。就是说，把机器做 精密 了。把大机器做精密了很不容易。 ---------- 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。
个人分类: 镜子大全|3621 次阅读|0 个评论
大型强子对撞机ATLAS项目的女掌门人
热度 5 Wuyishan 2012-6-1 06:46
大型强子对撞机 ATLAS 项目的女掌门人 武夷山 欧洲核子中心大型强子对撞机 ATLAS 探测器项目的掌门人 Fabiola Giamotti 女士是意大利粒子物理学家，生于 1962 年。当这个项目的掌门人可不容易，因为参与此项目的有来自全世界 37 个国家（分布于 5 个大陆）、 169 个科研机构的 3000 名物理学家。 她小时侯喜欢美术和音乐，在米兰音乐学院正经学过钢琴，并拥有该院颁发的专业证书。高中时，她选的课程也是偏向文科的，例如文学、语言（古希腊语和拉丁语）、哲学和艺术史。与此同时，她也着迷地思考一些大问题：为什么事物是现在这个样子？她觉得，只有物理学才有助于回答这些大问题，就最终选择了物理学，于米兰大学获得亚核实验物理学博士学位。 参考文献 1、 Universe on her shoulders, New Scientist, Feb. 28 2009 ； 2、 http://en.wikipedia.org/wiki/Fabiola_Gianotti ； 3、 http://en.wikipedia.org/wiki/File:Fabiola-gianotti.jpg (她的照片）。
个人分类: 他山之石|4485 次阅读|5 个评论
[转载]大型强子对撞机有望揭开宇宙存在之谜
周少祥 2011-11-18 13:01
大型强子对撞机有望揭开宇宙存在之谜 20 11-11-18 09:18:39　来源: 网易探索 　 有 92 人参与 手机看新闻 转发到微博 ( 1 ) (function() { var options = { sourceUrl: "http://news.163.com/", source: encodeURIComponent("网易新闻"), title: encodeURIComponent("大型强子对撞机有望揭开宇宙存在之谜"), link: encodeURIComponent(document.location.href) }; NTES.ready( function() { WbApp.initShareTipsSm(options,"wb-article-sharewraper-sm"); }); })(); 核心提示：瑞士大型强子对撞机项目的物理学家认为，他们已经发现证据，证明粒子以一种不同的方式衰变成与其相对应的反物质粒子，这一发现可能帮助解释大爆炸后的反物质究竟发生了什么。 大型强子对撞机实验可能揭开宇宙存在之谜。 大型强子对撞机一直在进行反物质实验，实验发现有望引领一个物理学新时代。 网易探索11月18日报道 英国《每日邮报》报道，宇宙为什么存在？这个问题一直困扰着无数科学家。现在，他们正试图借助大型强子对撞机揭开这个谜团。强子对撞机可能无法发现所谓的“上帝粒子”，但却有望揭开宇宙为何存在之谜。根据对撞机实验得出的发现，这个问题的答案可能就在转角处。 大爆炸后瞬间，反物质的数量与物质相等，但随后快速消失。物理学家一直试图揭开这个谜团，但没有一个人知道答案。瑞士大型强子对撞机项目的物理学家认为，他们已经发现证据，证明粒子以一种不同的方式衰变成与其相对应的反物质粒子，这一发现可能帮助解释大爆炸后的反物质究竟发生了什么。对撞机实验触及到物理学最令人感到疯狂的疆界，如果得到验证，实验发现将改变我们对宇宙的认知。 反物质携带的电荷与物质相反，一旦遇上正物质，二者会互相湮灭，因此，发现反物质是一件极其罕见的事情。一些物理学家认为可能存在整个星系都由反物质构成的情况。如果确实存在这种星系，它们一定善于隐藏，否则就有可能被我们观测到。上世纪90年代，美国宇航局与日本合作进行一项研究，利用一系列精密的上层大气传感器进行探测，但最终无功而返。 在对撞机实验中，粒子以接近光速的速度相撞，对撞机的底夸克探测器负责对它们发生的衰变进行分析。在设计上，底夸克探测器专门从事这项工作。高速对撞能量巨大，能够产生反物质。大型强子对撞机的超级计算机发现D介子粒子以不同速度衰变成反D介子粒子。根据标准物理学模型，这种现象并不会发生。 科学家将这一实验结果视为一个“大线索”，能够帮助解答我们熟知的宇宙为何存在。在进行研究反物质的实验的同时，寻找神秘“上帝粒子”（希格斯玻色子）的努力仍在继续。最近，欧洲核子研究组织负责人罗尔夫·霍伊尔表示：“我认为我们将在下一年的这个时候确定希格斯玻色子是否存在。”（来源：《每日邮报》 编译：shooter）
个人分类: 认识论|2232 次阅读|0 个评论
大型强子对撞机的命运
热度 3 daodezhenjing 2011-10-8 01:07
包括我国在内，由30多个国家共同投资近100亿美元，经过80多个国家和地区的2000多名科学家和工程师十多年的努力，在欧洲核子研究中心（CERN）、于去年建成了大型强子对撞机（LHC），其对撞机主加速器周长为27km，质子-质子对撞能量可高达16Tev，碰撞点产生的高温相当于太阳中心温度的10万倍，其技术之复杂，规模之宏大，均是名副其实的人类及世界之最。 然而，人们总是希望越大，失望越大。越想用这种方式找出这个世界的秘密，越是可能找不到。理由很简单，这个世界上的所有东西最有可能都是由同一种东西组织而成的，现代科学已经证实，自然界的所有东西可以变成同一种东西，这就是能量，而且用能量也可以造出已知的所有基本粒子。如果你相信能量的物质性，那么能量就是物质的一种属性，物质是不会消失的，它不过是从一种可观察状态转化为不可观察的状态释放了能量而已，反过来，能量也可以使不可观察的物质转化为可观察的状态。通过这种统一性，我们还可以认识到，观测仪器和我们的眼睛都是由这种东西组织而成的，它不可能观察到它的无组织状态。这样来看，就很容易理解物质的内在统一性和能量的本质。 既然世界上的一切都统一于一种东西，那么这个世界上一切可观察的东西都不过是它的一个花样而已，同样，在微观世界，它的花样更是层出不穷。因为有什么样的条件就有什么样的花样，而且这些花样寿命极为短暂，它迅速产生，又迅速灭亡。可发现这些花样有什么用呢？它告诉不了我们什么，唯一的就是把我们带入到盲无目的的复杂性中。真实的世界规则是什么？它肯定不是靠发现什么具体的东西能够找得到的，因为无限分解到最后，都是观察不到的物质无组织状态，自然规则描述的是一种关系，看是看不到的，只有用心感悟。如果抛弃了哲学，真理就永远游离在科学之外。 可以毫不夸张地说，无论你花再多的钱，造再大的对撞机，也是找不出最基本的粒子的，因为这个世界上根本不存在死寂不变的东西，既然是变，就不会基本。我们唯一得到的就是一个教训，那就是轻视哲学的代价 。
227 次阅读|8 个评论
[转载]物质世界的基本结构单元：
dongzg101 2011-9-26 04:42
http://blog.tech110.net/?uid-1126-action-viewspace-itemid-60826 ) 【 编者按 】 物质世界的最基本结构单元是人类不懈求索的难题。为此而引发的 现代科学史上的一场豪赌现在已经揭晓：费时 20 年、耗资 70 亿英镑建造的大型强子对撞机 3 年来的运转却未能找到“上帝粒子”，无法实现当年设计建造的梦想，甚至“上帝粒子”根本就不存在。而超弦 / M 理论中“物质结构的基本单元‘ brane ’在 11 维时空中的运动”远离现实，不可思议，就像一场数学游戏，离实验验证更是遥遥无期。只有中国学者的“π型三重波粒二象性理论”中“物质结构的基本单元‘太极粒子波’在 4 维时空中的运动”才接近于现实，也便于实验的检验，比超弦 / M 理论或者粒子物理的标准模型容易十万倍！让我们拭目以待吧…… 物质世界的最基本结构单元是一个亘古不变、极具魅力的话题。自从人类有了思维，人们就开始不停地求索。古希腊哲学家泰勒斯（ Θαλ ῆ ς Thales ，约公元前 624 年～公元前 547 年，米利都派创始人）提出：水是万物的始基；赫拉克利特 （ Ἡ ρ ά κλειτο ς Heraclitus ，约公元前 540 年～公元前 480 年，爱非斯派创始人）认为：火是万物的本原；德谟克利特 （ Δημ ό κριτο ς Democritus ， 约公元前 460 年～公元前 370 年 ） 则宣称：世界万物都是由不可分割的颗粒（原子）和虚空所组成。近代科学意义上的原子分子论由罗蒙诺索夫 （ Lomonosov ， 1711 ～ 1765 ） 提出，现代科学上占统治地位的则是夸克理论。而按照中国学者甘永超所揭示的“π型三重波粒二象性”，“太极粒子波”则是构成我们世界的最基本的物质单元。鉴于原子、原子核、基本粒子已有不少科普介绍，我们在这里主要基于“波与粒子的统一”而介绍一下“太极粒子波”。 相对论虽然是爱因斯坦（Einstein）的原创，但他本人除了认为 “ 上帝不会掷骰子 ” 之外，实际上还认为相对论也只是暂时的理论，必须建立场（波）与实物（粒子）并存的统一理论。他终身思考光学的问题，可是却一辈子也没有搞清楚光子是个什么东西。在 1951 年 12 月 12 日致老朋友贝索（Besso）的信中爱因斯坦写道：“整整五十年的自觉思考没有使我更接近于解答‘光量子是什么’这个问题。的确，现在每一个不老实的人都相信，他懂得它，可是他在欺骗他自己。”前苏联科学家瑞德尼克在他的《量子力学史话》一书中更是一针见血地指出：“今天，决定微观世界统一体的最深刻本质的全部问题，就是物理学所面临的尚未征服的山峰中的最高峰：物质的两种基本形式——实物（粒子）和场（波）——之间的相互关系。”可见，“波粒二象性之谜”、“光的本性之谜”、“粒子与场的关系之谜”以及“物质世界的最基本结构单元之谜”乃是当今科学前沿的四大疑难问题。当然，在这些方面，人类已经进行了一些有益的探索。 早在 1905 年，爱因斯坦就揭示了第一种波粒二象性（光的波粒二象性）并由密立根（ Millikan ） 1916 年用实验加以验证，分别获“理论（ 1921 年）”与“实验（ 1923 年）”两个诺贝尔物理学奖。这种波粒二象性揭示了微观客体可以弥散形态（波）或凝聚形态（粒子）这样两种不同的物质形态而存在（如图中π的左、右两个部分，其中的“波”与“粒子”都是客观实在，但它们在存在的时间上却相互错开，满足一定条件时还可以发生相互转化。但爱因斯坦当年并没有领悟到这些而是给后人留下了诸多悬念）。 第二种波粒二象性——“实物粒子的波粒二象性”由德布罗意（ L. deBroglie ） 1923 年揭示、戴维逊（ C. J. Davisson ）和小汤姆孙（ G. P. Thomson ） 1927 年用实验验证，分别获得“理论（ 1929 年）”与“实验（ 1937 年）”两个诺贝尔物理学奖。它揭示了当微观客体以“粒子”的形态存在时，“粒子”在运动上具有波动性（第二种波粒二象性，见图中π的右半部分：其中的“粒子”与“波”虽然同时存在但它们存在的形式却是一“实”一“虚”，“波”是“粒子”存在的反映——说明“粒子”在运动上具有德布罗意波动性，两者不能互相转化。但德布罗意当年并没有领悟到这些而是给后人留下了诸多的悬念）。 第三种波粒二象性——“经典电磁场在结构上具有粒子性”由中国学者甘永超 1994 年用严谨的数学推理揭示（将狄拉克（ Dirac ） 1927 年所做的“经典电磁场按模式分解”进一步推进到“经典电磁场按光子对应分解”，从而在“经典电磁场”与“量子电磁场”之间建立起了一种“基本单元”的对应关系——使每一个“电磁基波”的能量、动量、角动量都能与一个同频光子的能量、动量、角动量分别对应相等）。它揭示了当微观客体以“波”的形态存在时，“波”在结构上具有粒子性（第三种波粒二象性，见图中π的左半部分：其中“波”与“粒子”虽然同时存在但它们存在的形式却是一“实”一“虚”，“粒子”是“波”存在的反映——说明“波”在结构上具有粒子性，两者不能互相转化）。而在此之前经典电磁场却一直是连续的、根本没有分立的概念。 过去，由于人们把本质不同的“光的波粒二象性”与“实物粒子的波粒二象性”混为一谈，所以“波粒二象性”的迷雾一直就像一个幽灵飘荡在物理学的上空。今天，当我们把这两种本质不同的波粒二象性加以区别并补充上“第三种波粒二象性”之后，三种波粒二象性之间的 π 型结构关系就变得十分清晰而明了：“第一种波粒二象性”是本质上的波粒二象性，它的“波”和“粒子”都是客观存在（真实的物质），但在存在的时间上却相互错开，在一定条件下还可以发生相互转化；“第二种波粒二象性”与“第三种波粒二象性”都是现象上的波粒二象性，它们的“波”与“粒子”只有一个是真实的存在（客观的物质），而另一个却是虚假的存在（非物质），是“真实存在”的“反映”，就像树的“影子”反映“树”的存在一样（“树”是真实的存在，而“树的影子”却是一种虚假的存在，是“树”这种“真实存在”的“反映”）。在“第二种波粒二象性”和“第三种波粒二象性”中，尽管“波”与“粒子”都是同时存在，但它们却是一“虚”一“实”或者一“实”一“虚”，“波”与“粒子”之间无法相互转化。当这三种波粒二象性搅和在一起的时候，“波”与“粒子”就上演了一幕“波粒相伴、真真假假、虚虚实实、同时异态、同态异时、亦波亦粒、非波非粒、波中含粒、粒中含波、模棱两可、扑朔迷离”的所谓“波粒二象性”，把我们弄得眼花缭乱，不知所以。可是，当我们排除了上述两种现象上的（第二种和第三种）“波粒二象性”之后，真正的“波粒二象性”就只剩下一种了，那就是爱因斯坦 1905 年所揭示的“第一种波粒二象性”。 如此，在我们面前就呈现出了一幅美妙的“三种波粒二象性”的有序重叠图景——“ π 型三重波粒二象性”：粒子就是粒子，波就是波，看得见，摸得着；粒子在运动上具有“波动性”——第二种波粒二象性，波在结构上具有“粒子性”——第三种波粒二象性；在一定条件下，真实的“波”与真实的“粒子”还可以发生相互转化——第一种波粒二象性。至于真实的“波”与真实的“粒子”（例如“电磁波”与“光子”）之间的转化机理由于涉及到真空的问题，还是比较复杂的，在这里只能做一些简单的阐述。 现代物理学认为，真空并非空无一物，而是存在大量的处于基态的量子场（这其中当然也包括了处于基态的量子电磁场）。由于基态的量子电磁场充满整个真空，所以，经典电磁场（可以按光子对应分解成为一系列“电磁基波”的叠加）的基本单元——“电磁基波”满足一定条件时可以在一瞬间被处于基态的量子电磁场完整吸收，从而使量子电磁场从基态跃迁到激发态。而处于激发态的量子电磁场很不稳定，可以在非常短的时间内随机的于真空的某一处放出（吐出）一个与被吸收“电磁基波”频率相同的“光子”而从激发态跃迁回基态。如此，就完成了真实的“电磁基波”向真实的“光子”的转化。而在此转化过程中，真空中的基态量子场只是起到了某种媒介作用——经历一系列变化之后又回到了原来的状态。这就是“经典电磁场量子化过程”的物理本质。当然，在另外一种条件下也可以发生相反的过程：基态量子电磁场吸收一个“光子”，从基态跃迁到激发态，由于激发态很不稳定，处于激发态的量子电磁场又会在非常短的时间内向真空中发射一份与该“光子”同频率的“电磁基波”而从激发态回到基态，从而完成“光子”向“电磁基波”的转化。这些就是 “ π 型三重波粒二象性” 对爱因斯坦所揭示的“第一种波粒二象性”中“波”与“粒子”之间相互转化过程的物理机制的补充说明。 显然，在这幅美妙的“ π 型三重波粒二象性”图景中，真实的“波”与真实的“粒子”是完全平等的。正是基于这样一幅物理图景，中国学者甘永超预言： “太极粒子波”是构成我们世界的最基本的物质单元。“太极粒子波”与现代物理学中的“原子”或者“夸克”完全不同，它既可以从“无穷小”的“粒子”变成“无穷大”的“波”，又可以从“无穷大”的“波”变成“无穷小”的“粒子”；当“太极粒子波”以“粒子”的面目出现时，“粒子”在运动上具有（德布罗意）波动性；当“太极粒子波”以“波”的面目出现时，“波”在结构上具有粒子性。比如“太极光子波”，当它表现为光子的时候，光子在运动上具有（德布罗意）波动性；当它表现为电磁波的时候，电磁波在结构上又具有粒子性；在一定条件下，电磁波与光子之间还可以发生相互转化。 如此看来，“太极光子波”才是对“光”的比较全面的描述，而“电磁波”与“光子”却只是瞎子摸象的结果——对光的本性的片面描述。 至于“太极电子波”，也应该与“太极光子波”类似，具有三重波粒二象性，只是我们目前还只认识了它三面中的一面——“第二种波粒二象性”（电子的德布罗意波动性），但我们预言：“太极电子波”还应该具有“第一种波粒二象性”和“第三种波粒二象性”。这些最现代的科学与最古老的东方哲学其实殊途同归、血脉相连，具有共同的本质，它是追求和谐与统一的古老东方文化的发扬与光大！ 该理论如果被证伪，也会像古希腊的“原子论”（尽管已经被证伪）一样而名垂青史；如果被证实，那更是万古流芳，是中国科学家为人类文明所做出的历史性贡献。 值得指出的是：类似爱因斯坦广义相对论所做出的三大预言（水星近日点的进动、光线的引力偏折、光谱线的引力红移）被验证就奠定了它在科学界的坚实基础，我们的“ π 型三重波粒二象性”也可以做出三大预言： ① 不借助任何量子假设而仅仅依靠经典理论就能够直接导出光能量的量子化（已被中国科学家佘卫龙所证实， 见 Proc. of SPIE, 2007, 6664: 66640A 或 Chinese Physics, 2005, 14(12): 2514-2521 ）； ② 不借助任何量子假设而仅仅依靠经典理论就能够直接导出普朗克的黑体辐射公式（已被英国科学家 T W Marshall 所证实，见 Phys. Rev. D, 1981, 24(6): 1509-1515 ）； ③ “ 波 ” 与 “ 粒子 ” 是平等的， “ 光的量子理论 ” 与 “ 光的经典电磁理论 ” 是两个独立、平行的理论，光的量子理论不能包含光的经典电磁理论（第三大预言直接挑战 “ 占据统治地位、写进教科书中且已经流行了 80 年的主流理论 —— 光的量子理论能够包含光的经典电磁理论 ” 。可令人遗憾的是：该主流理论 80 年来却根本找不到一个过硬的实验证据，这也就是说，近 80 年来我们还不能给出一个否定 “ π 型三重波粒二象性”的实验证据 ，而只要给出一个正面的判决性实验证据（该判决性实验早就设计好了）就可以大功告成，参见 Proc. of SPIE, 2009, 7421: 74210U ）。可见， “ π 型三重波粒二象性”离成功并不遥远。 利用伽利略（ Galileo ）推翻亚里士多德（ Aristotle ）“物体越重下落速度越快”的归谬法，我们还可以 用逻辑的 力 量来宣判“光的量子理论能够包含光的经典电磁理论”的死刑 —— 如果 “ 光的量子理论能够包含光的经典电磁理论 ” ，那么，我们就可以用光的量子理论一统天下而消灭电磁波，从而使得“经典电磁理论”和“电磁波”都退出历史舞台。可是，电磁波作为一种真实存在的物质又不可能被消灭，所以，传统理论不符合逻辑。 这也就是说，实施那个判决性实验只不过是一种形式，走走过场，其判决实验结果一定是“光的量子理论不能包含光的经典电磁理论”（经典条件下光的量子理论不会比光的经典电磁理论更为精确）。这将直接验证我们的第三个预言，从而，使“第三种波粒二象性”与“π型三重波粒二象性”取得最后的胜利。 纵观物理学发展史，我们可以清楚地看到：物理学已经成功地进行了五次大的综合，而第六次大的综合则正在酝酿之中…… 第一次大综合： 17 世纪，伽利略研究地面上物体的运动，打开了通向近代物理学的大门。牛顿在此基础上把地面上物体的运动和天体运动统一起来，揭示了天上地下一切物体的普遍运动规律，建立了经典力学体系，实现了物理学史上的第一次大综合。 第二次大综合： 18 世纪，经过迈尔、焦耳、卡诺、克劳修斯等人的研究，经典热力学和经典统计力学正式确立，从而把热与能（能量转化和守恒定律）、热运动的宏观表现与微观机制统一起来，实现了物理学史上的第二次大综合。 第三次大综合： 19 世纪，麦克斯韦在库仑、安培、法拉第等物理学家研究的基础上，经过深入研究，把电、磁、光统一起来，建立了经典电磁理论，预言了电磁波的存在，实现了物理学史上的第三次大综合。 第四次大综合： 1905 年，爱因斯坦在分析当时有关光速测量方面出现的种种矛盾的基础上，创立了狭义相对论，把物理学扩展到高速运动领域，建立了新的时空观 ( 物质、运动、时间、空间相互关联 ) ，这是物理学发展史上的第四次大综合。 第五次大综合： 20 世纪，普朗克在解释黑体辐射的实验规律时提出了量子论假设，经爱因斯坦、波尔、德布罗意、海森堡、薛定谔、狄拉克等人的努力，发展了量子力学，把物理规律扩展到微观领域，完成了物理学发展史上的第五次大综合。 最后，我们不妨心潮澎湃、豪情满怀地对即将来临的物理学 第六次大综合作一下深情的展望：在不久的将来，物理学家将会破解现代科学的四大疑难： ① 波粒二象性之谜、 ② 光的本性之谜、 ③ 粒子与场的关系之谜、 ④ 物质世界的最基本结构单元之谜，完成物质的两种基本存在形式 —— 实物与场（或者粒子与波） —— 之间的统一，从而实现物理学的第六次大综合。到那时，展现在人们面前的将是一幅全新的世界图景。而随着我们对物质世界基本结构单元认识的进一步加深，人类必将从必然王国走向自由王国，从控制、利用原子发展到控制、利用原子核甚至控制、利用基本粒子乃至控制、利用“太极粒子波”…… 目前，我们已经达到了控制、利用原子与原子核的时代，纳米技术、放射性与核能早就得到了广泛应用。我们期盼着人类有效控制、利用基本粒子乃至“太极粒子波”的时代早日到来！ 参考文献： 《 几个非常敏感的科学问 题，狠抓十年必然突破诺贝尔奖 ( 文献 ) 》 中国顶级媒体报道引出 《 致中国科学爱好者的一封公开信 》 值得一读！ 还有 《 献给中国共产党九十华诞的一份罕见寿礼 》 言简意赅 …… 物质世界的基本结构单元：原子、原子核、基本粒子与“太极粒子波”.doc(362 KB) 物理学简介.doc(902 KB)
1351 次阅读|0 个评论
[转载]中科院高能所邀科学网网友听科普报告、参观对撞机
pengf 2011-8-9 20:57
第32次国际宇宙线学术大会公众科普报告会（赫斯报告会）和参观活动 主办：第 32 次国际宇宙线学术大会组委会 中国科学院高能物理研究所 协办：中国物理学会 石景山区科协 报告题目：宇宙线与高山观测 报告人：谭有恒研究员（中国科学院高能物理研究所） 时间： 2011 年 8 月 15 日上午 9:30 地点：北京市石景山区玉泉路 19 号（乙）中国科学院高能物理研究所 报名联系人：高能所科研处 朱学敏 电话： 010-88235843
个人分类: 转载文献|2066 次阅读|0 个评论
[转载]大型强子对撞机疑发现上帝粒子(图)
周少祥 2011-7-27 09:21
大型强子对撞机疑发现上帝粒子(图) http://tech.sina.com.cn/d/2011-07-27/08285843043.shtml 2011年07月27日08:28 新浪科技 !-- div class="moduleParagraph" -- 这是一幅计算机模拟图，显示如果出现一次希格斯事件时，粒子将出现的轨迹模式 　　这幅图显示大型强子对撞机(LHC)紧凑型μ子螺旋型磁谱仪(CMS)仪器的数据是如何证实或排除希格斯粒子在不同能级水平上的存在的。 紧凑型μ子螺旋型磁谱仪(CMS)仪器结构示意图，长21米，宽15米，高15米 ATLAS探测设备示意图，长46米，宽25米，高25米，确实是一台超级庞然大物 　　新浪科技讯 北京时间7月27日消息，希格斯-波色子通常又被称为“上帝粒子”，它被认为是万物的“质量之源”，同时也是标准模型中最后一种未被发现的粒子。物理学界长期以来试图寻找它踪迹的努力皆以失败告终，因此这种行踪诡秘的神秘粒子一直让科学家们为之疯狂。不过现在，来自欧洲大型强子对撞机(LHC)的数据显示，这种一直以来毫无踪迹的“上帝粒子”可能已经被找到了。 　　当然在此之前一直就有这种说法，说美国芝加哥附近的费米加速器已经找到了希格斯-波色子，尽管这种说法一度平息下去，但是最近几个月又一次出现起伏，甚嚣尘上。 　　而这一次的消息则要靠谱的多：欧洲核子中心(CERN)大型强子对撞机(LHC)的两台希格斯粒子探测仪器在该设备产生的海量数据中同时记录到了疑似信号。尽管谨慎地说，这一信号目前还未能清晰到足以判定此项发现，但是这至少意味着这台耗资超过100亿美元，号称是这颗星球上最庞大复杂，同时也是最昂贵的科学仪器，毕竟正在朝着正确的方向前进。 　　LHC项目ATLAS探测设备设计小组发言人法波拉·托内利(Fabiola Tonelli)告诉英国《卫报》记者说：“我们现在还不能下任何断言，但是毫无疑问的，这非常有趣。”而令人振奋的是，另一台探测设备：紧凑型μ子螺旋型磁谱仪(Compact Muon Solenoid,CMS)小组也同样报告了探测到疑似信号结果。 　　这两个小组各自独立地于周五在法国召开的欧洲物理学会议上报告了自己的结果，这一会议是物理学界最大型的粒子物理学交流平台之一。ATLAS和CMS小组一直以来都在埋头于LHC对撞设备产生的数以亿万计的数据点阵中，苦苦寻找可能显示希格斯-波色子曾短暂存在的统计学信号。 　　根据此次的最新分析结果，物理学标准模预言的希格斯-波色子类型可能将在大约1400亿电子伏，即140 GeV的能级上出现。 　　考虑到统计学上的严谨性，此次的数据结果还无法支持一项确定的科学发现报告。不过无论如何，两台设备得到这样非常类似的疑似信号是非常令人兴奋的。 　　来自美国费米国家实验室的粒子物理学家唐纳德·林肯(Donald Lincoln)同时也是CMS小组成员，他说：“如果你现在去询问任何一位有名望的物理学家，他们也不能告诉你任何更多的消息，他们只会说这非常非常有趣，而我能告诉你的，就是：这确实非常非常有趣。” 　　但是很显然还有很多科学家对此并不信服。意大利帕多瓦大学的托马索·多里格(Tommaso Dorigo)教授也是CMS小组成员，同时还担任美国费米实验室CDF小组成员。他说他“没有看到任何和希格斯-波色子有关的疑似信号”。几乎和前面所述的相反，他认为此次LHC所使用的能级恰恰给出了理论预言的希格斯粒子最不可能出现的能级。不过大多数物理学家都同意这样一个说法，那就是有关这种神秘粒子究竟是否存在这一终极问题，物理学家们不久之后应当就能给出一个相当明确的答案。 　　如林肯就说：“我讨厌进行具体的预测，但是很显然，考虑到目前的表现和进度，我想希格斯粒子被证实或者被排除的时间应该就会发生在最近几个月或几年内。” 　　寻找希格斯-波色子 　　寻找希格斯-波色子是一项巨大的工程，事实上这也是当初全世界合力建造这台超大型科学设备的主要初衷。 　　LHC设备位于法国-瑞士边境，它拥有一个长达27公里的地下环形隧道。在这个隧道中，粒子会被加速到接近光速并迎面对撞。撞击的结果会由安装在隧道各处的各种专用探测器捕捉并进行数据分析。 　　这种极高能对撞会产生一些极其罕见的物质，但是它们会瞬间衰变成较为常见的亚原子粒子，但是根据仪器记录到的数据，对这些粒子的分布情况，运动方向和速度等数据进行分析，物理学家们能够揭开一系列困扰人类的最基本问题，如宇宙诞生时的状况，暗物质的本质，以及宇宙中可能存在的其它维度。 　　而希格斯-波色子和它附带的希格斯场，则是所有这些困扰人类的“终极问题”中的一个。早在上世纪60年代，英国物理学家彼得·希格斯(Peter Higgs)就和其他科学家合作，预言了这种神秘粒子的存在，这种粒子被视为是自然界粒子质量的来源。 　　长期以来物理学家一直知道有一些组成物质的粒子具有质量，如夸克和轻子，但是也有一些粒子却没有质量，如光子。那么，究竟是什么决定了这两者的不同？ 　　针对这个问题，希格斯和他的同事们提出了一种特殊的场，即希格斯场理论。根据这一理论，存在一种类似磁场的“希格斯场”，它对不同粒子施加不同的影响，从而形成了质量为零和质量非零的不同粒子。 　　在粒子物理学中，场这一概念常常会和携带力的粒子相关联，并被归入“波色子”的范畴。而和希格斯场相互作用的粒子则被称为希格斯-波色子。诺贝尔奖获得者莱恩·林德曼(Leon Lederman)为这种粒子取了一个雅号叫“上帝粒子”。这是因为这种粒子在我们对于宇宙的理解中起着核心却微妙的作用。不过希格斯本人和其他很多物理学家痛恨这个名字，因为他们认为这个名字可能会误导或激怒某些人群。 　　如果希格斯-波色子终于被找到，并且并证明其行为方式符合标准模型的预言，那么这将是一个历史性的时刻，证明我们长久以来对于宇宙结构的理解是正确的。但如果希格斯-波色子最终无法找到，或者即使找到，但是其行为不符合标准模型预言，那样的话将更加令人兴奋，因为那样就意味着物理学家们重新面临一个机会，回到一张白纸跟前，重新构思他们有关宇宙最根本运行模式的想法。 　　就现在而言，要预言这样的推倒重来究竟会对科学界或我们的日常生活产生何种影响还为时过早。但是就在大约100年前，我们的社会便经历过这样的一次颠覆性科学思维革命。当时量子理论和相对论被提出来用以解释一些观察到的，用19世纪的经典物理学无论如何也无法解释的新现象。正是那次的科学革命，改变了我们的世界，带来了从原子弹和核电站，从微波炉到激光器的各种发明。所以说，在现在这个阶段，谁能预言后标准模型时代会是怎样的一幅图景呢？ 　　有一点需要指出，那就是发现希格斯-波色子的过程可不像是发现新大陆那样是一瞬间的狂喜，而是一个漫长而艰辛的过程。海量的数据需要分析，无数的统计学结果需要过滤，以便找出潜在隐藏的信号。 　　林肯形象的解说：“这就像是在一个大雾天行走于人群之中，然后你睁大眼睛，等待你在人海中认出你要找的那个人的脸的那一刻。”这可能就是21世纪物理学新发现的普遍模式：首先你会注意到一些蛛丝马迹，暗示前方将出现一种有趣的新现象，于是你需要更多的数据来确认自己的发现，最后才是恍然大悟，意识到所有这一切的时候。所以，对于这一似乎预示着曙光的结果，让我们拭目以待。(晨风)
个人分类: 认识论|1602 次阅读|0 个评论
19，20世纪是人类辉煌的时刻，永载史册，可惜我们是受害者
热度 3 zxczxc0417 2011-3-26 23:52
19，20世纪是人类辉煌的时刻，永载史册，可惜我们是受害者
个人分类: 生活点滴|2927 次阅读|4 个评论
[转载]国家实验室
热度 2 jianweihan 2011-3-5 16:15
1 同步辐射国家实验室 1984 中国科学技术大学 合肥 2 正负电子对撞机国家实验室 1984 中国科学院高能物理研究所 北京 3 兰州重离子加速器国家实验室 1991 中国科学院近代物理研究所 兰州 4 沈阳材料科学国家实验室 2000 中国科学院金属研究所 沈阳 5 北京凝聚态物理国家实验室 2003 中国科学院物理研究所 北京 6 合肥微尺度物质科学国家实验室 2003 中国科学技术大学 合肥 7 清华信息科学与技术国家实验室 2003 清华大学 北京 8 北京分子科学国家实验室 2003 北京大学 、中国科学院化学研究所 北京 9 武汉光电国家实验室 2003 华中科技大学 、中科院武汉数理所、中船717所 武汉 10 磁约束核聚变国家实验室 2006 中科院合肥物质科学研究院、西南核物院 合肥 11 洁净能源国家实验室 2006 中国科学院大连化学物理研究所 大连 12 上海交通大学船舶与海洋工程国家实验室 2006 上海交通大学 上海 13 南京微结构国家实验室 2006 南京大学 南京 14 重大疾病研究国家实验室 2006 中国医学科学院 北京 15 蛋白质科学国家实验室 2006 中国科学院生物物理研究所 北京 16 现代轨道交通国家实验室 2006 西南交通大学 成都 17 现代农业国家实验室 2006 中国农业大学 北京 18 航空科学与技术国家实验室 2006 北京航空航天大学 北京 19 青岛海洋科学与技术国家实验室 2006 中国海洋大学、 中国科学院海洋研究所 等 青岛
2672 次阅读|2 个评论
人类离宇宙的真理还有多远——关注欧洲大型强子对撞机
热度 7 zxczxc0417 2011-2-7 01:41
欧洲大型强子对撞机重启月底进行对撞，消息很好，结果会怎么样呢？ 感觉成功的可能性很小，原因有二： 第一。方法过于陈旧，都是一两百年前的技术，粒子加速技术也有它的局限性，也许并不是探索宇宙奥秘的终极工具 第二。理论不是过于陈旧就是过于新颖，难以想象。陈旧是指量子理论，过新是指弦理论。真正的伟大理论还没有出现，这个理论是容易被人接受的形象理论，而不是符号汇集的数学游戏。 综合以上两点，没有技术上的突破，没有理论上的创新，想要理解宇宙的起源就是梦想。从以前的实验结论上看，粒子对撞技术已经开始受到实物粒子形成的更底层的原理的制约，简单的说就是在我们所处的时空已经不能进一步分割粒子，只要有能量的存在，粒子就会自然形成，无法看到粒子内部的结构。而我们的探测技术又是建立在实物粒子的相互作用基础上的。自然，欧洲大型强子对撞机能取得的成果会很有限。
个人分类: 思考在物理风暴前|3334 次阅读|9 个评论
[转载]北京正负电子对撞机二期改造工程
热度 2 ziqizhang 2011-1-30 08:23
北京正负电子对撞机二期改造工程 第一完成单位：高能物理研究所 内容简介： 　　　 北京正负电子对撞机二期改造工程在2008年对撞成功，标志着该工程高质量、不超预算地圆满完成了建设任务，其最高亮度是改造前的10倍以上，创造该能量下对撞亮度的世界记录，继续保持t-粲能区性能在世界上领先的地位。利用北京正负电子对撞机，北京谱仪取得了R 值精确测量和X(1835) 新粒子发现等重要成果，在国际上占有重要地位；北京同步辐射在SARS病毒解析、菠菜捕光蛋白研究、古生物无损伤研究等方面，在Nature、science等刊物上发表多篇论文。 北京正负电子对撞机重大改造工程鸟瞰图 EAST全超导托卡马克装置主机
个人分类: 学界拾遗|4445 次阅读|2 个评论
[转载]北京正负电子对撞机
ziqizhang 2011-1-30 08:16
北京正负电子对撞机 第一完成单位： 高能物理研究所 获奖奖种：国家科技进步奖 获奖时间：1990 获奖等级：特等 内容简介： 　　 1988年10月16日凌晨5点56分，中国第一座高能加速器——北京正负电子对撞机(BEPC)首次对撞成功。对撞机系统由电子直线加速器、电子储存环、大型通用探测器、同步辐射光束线和实验站等几大部分组成。10月22日，大型探测器也调试成功，首次得到宇宙线径迹。至此，北京正负电子对撞机宣告建成。它的建成为我国粒子物理和同步辐射应用研究开辟了广阔的前景。该工程于1990年7月21日正式通过国家验收。 1984年10月7日邓小平亲自为北京正负电子对撞机奠基 科研人员设计和制造了中国高能物理实验第三代探测器
个人分类: 学界拾遗|2600 次阅读|0 个评论
对撞机的“寿终正寝”
liwei999 2011-1-30 07:48
对撞机的“寿终正寝”。 (553 bytes) Posted by: mirror Date: January 28, 2011 09:43PM 天下没有不散的席，这是国人的老话儿。费米实验室的“万亿电子伏”正反质子对撞机就要“关张”了。这是从科网邢老师那里看到的 。对撞机这类的“玩具”属于谈恋爱，总有个完的时候。而结婚过日子就不然了，虽不能象恋爱那样的轰轰烈烈，但是一天一天地过日子也是“生活”。 孩子为什么要玩儿玩具？对这个问题恐怕不需要解释和回答。那么大人是否也要有“大人玩具”呢？“对撞机”一类的东西就是个“大人玩具”，是满足人类好奇心的一种道具。只不过是这个“道具”的成本过于庞大，家长们有些负担不起了。 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。 http://www.starlakeporch.net/bbs/read.php?1,75822,75822#msg-75822
个人分类: 镜子大全|1898 次阅读|0 个评论
科技新闻媒体关注指数排行榜
kejidaobao 2011-1-20 14:11
（新闻时段：2011-01-01至2011-01-10，★号为新闻关注度，☆为半★。欢迎各媒体推荐新闻） 合成新光敏染料 7日，美国布法罗分校教授迈克尔·戴缇、罗彻斯特大学教授理查德·杰西艾森柏格领导的研究团队合成了一种新的光敏染料，能大大增强太阳能电池和氢燃料电池的效率。 中国核能技术取得突破 3日，中国科学家在中国第四代先进核能系统技术上取得重大突破，中国实验快堆首次实现临界，成为世界上第8个拥有快堆技术的国家。快中子反应堆属于全球第四代核能系统技术的应用，其形成的核燃料闭合式循环，可以使铀资源的利用率提高至60%以上。 LHC实验数据首次被转换为声音 5日，欧洲大型强子对撞机（LHC）项目科学家首次将这台对撞机生成的海量数据转换为声音。往常大型强子对撞机以彩色图像的形式输出数据。 人类在进化过程中脑容量越来越小 4日，一项新的研究指出：人类的大脑在过去的2万年间逐渐缩小，体积由1500cm3，下跌至1350 cm3，减少的大脑足有网球大小。 火星在过去25万年间可能存在板块运动 6日，一项研究表明，板块运动在火星地质历史中可能占有重要地位，这一观点和传统看法相悖。此前科学界一般认为由于火星太小，其较快的内部冷却速度不允许它存在板块活动。 创光通信单波超长距离新纪录 2日，武汉邮电科学研究院、光纤通信技术和网络国家重点实验室及烽火通信公司在北京宣布完成“单光源1-Tbit/s LDPC码相干光OFDM 1040公里传输技术与系统实验”。经过测试和工信部鉴定，专家组一致认为该项目成果填补了国内空白，达到国际领先水平。 国产大飞机全面开展研制 5日，中国民航局正式受理中国商用飞机有限责任公司（中国商飞）C919大型客机型号合格证申请，此举意味着中国C919大型客机，将严格按照适航标准全面开展研制。中国商飞计划2014年实现大型客机C919首飞，2016年取得中国民航局型号合格证及相关证件，并已开始规划通过中国民航局取得欧美适航当局的适航批准。 找到一种提高人工授精成功率的方法 4日，英国一项最新研究称，许多妇女由于免疫系统存在问题，即使采用人工授精技术也难以怀孕生子，但如果采取静脉输液方式注入一种名为英脱利匹特的药物，则可以大大提高人工授精的成功率。 “机遇号”抵达圣玛丽亚陨石坑边缘 4日，美国航天局喷气推进实验室宣布，搭载在火星勘测轨道飞行器上的高分辨率成像科学实验照相机最新拍摄到的火星特写照片显示，“机遇号”火星车已抵达圣玛丽亚陨石坑边缘，并准备进入陨石坑内走一走。 发现海南存在夜郎古国后裔 6日，复旦大学现代人类学研究中心称，通过对海南仡隆人群的DNA样本比对发现，其遗传结构主体竟是分布在遥远的贵州、云南等地的仡佬族，而历史悠久的仡佬族正是西汉时“夜郎国”的主体民族之一。 （责任编辑 高靖云（实习生），陈广仁）
个人分类: 栏目：科技新闻排行榜|2220 次阅读|0 个评论
世界需要对撞机
songshuhui 2010-12-30 11:56
庄 发表于 2010-12-29 08:12 稀里糊涂，做一回对撞机之父 这项工作是在核物理研究进入关键阶段的历史大背景上完成的，因此意义非凡。1919年，英国科学家厄内斯特卢瑟福（Ernest Rutherford，1871~1937）用天然放射源中的高速粒子束作为炮弹轰击金属箔，实现了人类科学史上第一次人工核反应，发现了质子，从此之后人们寻求更高能量粒子来作为炮弹、求搞清原子核内部复杂结构的决心一发不可收拾。但在1928年之前，实验室中用于加速粒子的主要设备是变压器和整流器、冲击产生器、静电产生器、特斯拉线圈等，全都是高电压环境，对绝缘的要求特别严苛。受绝缘材料所限，粒子产生的速度也非常有限，直到美国加州大学伯克利分校的物理副教授厄内斯特劳伦斯（Ernest Lawrence，1901~1958）读到维德罗的文章那一刻，这个问题才迎刃而解。劳氏后因发明能够大大提升粒子速度的回旋加速器而获得1939年诺贝尔物理奖，不过这个奖因为二战的缘故，一直推迟到1951年才颁发，在领奖演说中他非常诚实地提到维德罗对自己的启发： 1929年初的一个晚上，当我正在大学图书馆浏览期刊时，无意中发现在一本德文电气工程杂志上有一篇维德罗的论文，讨论正离子的多次加速问题。我读德文不太容易，只能看看插图和仪器照片。从文章中列出的各项数据，我就明确了他处理这个问题的一般方法，即在连成一条线的圆柱形电极上加一适当的无线电频率振荡电压，以使正离子得到多次加速。这一新思想立即使我感到找着了真正的答案，解答了我一直在寻找的加速正离子的技术问题。我没有更进一步阅读这篇文章，马上停下来估算把质子加速到一百万电子伏的直线加速器一般特性该是怎样。简单计算表明，加速器的管路要好几米长，这样的长度在当时作为实验室之用已是过于庞大了。于是我就问自己这样的问题：不用直线上那许多圆柱形电极，可不可以靠适当的磁场装置，只用两个电极，让正离子一次一次地来往于电极之间？再稍加分析，证明均匀磁场恰好有合适的特性，在磁场中转圈的离子，其角速度与能量无关。这样它们就可以以某一频率与一振荡电场共振，在适当的空心电极之间来回转圈。这个频率后来叫做回旋频率。 厄内斯特劳伦斯 维德罗在1943年申请了一项对撞存储环专利，1945年又提交了一个完整的同步加速器原理专利，这个生前基本上默默无闻、本分地教书做实验的物理学家和发明家在身后被人誉为对撞机之父。他也许不会想到，自己当年已经伸手拉开了一场场轰轰烈烈的粒子对撞大戏之序幕，只可惜，同时代的人们没有注意到他这个动作。 费米的梦想太烧钱，怎样才能少烧一点？ 对撞，指的是让高速的带电粒子迎头碰上，对当代物理而言，这是一种重要的探索手段。不过早期的物理学家包括劳伦斯在内都未曾意识到对撞概念的高妙所在，他们在很长一段时间内延续了卢瑟福的做法用高速粒子去轰击一块静止的靶，然后研究所产生次级粒子的动量、方向、电荷、数量等。自卢瑟福轰开氮核以来，世界诞生了一门新学科：原子物理。它的出现是为了向人们揭示宇宙间所有物质与能量的基本要素，从事这个行当的研究者都深深地执着于用某种方式把原子打碎再打碎，以求向微观再微观挺进。要达到这个目的，就非得借助高能量加速器不可，它所提供的能够有效打碎粒子的能量被称为质心系能量，劳伦斯的机器虽然能够提供超过天然放射源的能量水平（20兆电子伏），但还远远不够。1945年，前苏联科学家和美国科学家各自独立发现了自动稳相原理，基于此原理，一系列能够突破回旋加速器能量限制的新型稳相加速器又诞生了，但若想继续提高能量，还是受到了所用磁铁的重量和造价所限。很快地，7年后，强聚焦原理的发现使得真空盒尺寸和磁铁的造价大大降低，加速器有了向更高能量发展的可能。美国劳伦斯国家实验室1954年建成弱聚焦质子同步加速器能量达到了62亿电子伏，而1960年布鲁克海文国家实验室的强聚焦质子同步加速器则提高到了330亿电子伏。 这对于人们揭开微观世界更真实一面所需的能量来说，还是远远不够的。比如说，著名的意大利物理学家恩里科费米（Enrico Fermi，1901~1954）在去世那年提出了一个质心系能量为3万亿电子伏的加速器的梦想，根据计算，倘若采用束流与静止靶中的质子相互作用的方式，这台同步加速器的偏转半径约为 8千公里，比地球半径还要大，当时估出造价为1700亿美元，需40年建成。显然，造这么个东西会被地球人民用唾沫淹死的。 恩里科费米 终于，1960年，奥地利人布鲁诺陶歇克（Bruno Touschek，1921~1978）把对撞原理搬到了台面上，实验物理学家们犹如醍醐灌顶，纷纷感叹觉悟得太晚很显然嘛，用一辆开着的车去撞一辆静止的车，怎么能比得上让两辆对开的车迎头相碰来得过瘾呢？ 1962年，意大利Frascati国家实验室建成了直径约1米的AdA对撞机。 现代高能加速器基本都以对撞机的形式出现，对撞机把产生高能反应的等效能量从万亿电子伏能又提高了3个数量级。自世界上建造第一台加速器以来，70多年之中，加速器所能提供的能量大致提高了9个数量级，同时每单位能量的造价降低了约4个数量级，如此发展速度在所有科学领域都堪称罕见。随着加速器能量不断提高，人类对微观物质世界的认识也逐步深入，世界各国迄今已经建造了27个大型对撞机，粒子物理研究在20世纪50~80年代经历了一个黄金时期。几乎每隔一段日子，就会有实验室中会冲出大呼小叫的几个人：我们发现了XX子啦！ LHC能干啥？以及，LHC想干啥？ 毫无疑问，过去两年多时间里，欧洲核子中心（CERN）在法瑞边境建造的大型强子对撞机（LHC）成为了整个世界的瞩目焦点，不仅科研界，甚至媒体界和娱乐界也对其青眼有加。这个大家伙到底用来什么？我们不妨来看看它的两个大型探测器和两个中型探测器被赋予了什么任务：紧凑型子螺旋磁场探测器简称CMS，用于寻找希格斯玻色子（这种粒子能够解释为什么宇宙中的所有物质都有质量，是粒子标准模型中迄今唯一没有找到的一种）、额外维度以及暗物质粒子；环型LHC实验探测器简称ALICE，是一个有望观察到类似于大爆炸后宇宙初期形态的部分；超环面仪器简称ATLAS，实验目的与CMS一样，但两者磁铁系统采用了完全不同的技术和设计；LHC底夸克探测器简称LHCb，目标是探索物质和反物质之间微小差别，主要研究CP破坏，探测高能区的新物理现象，将有助于我们理解为何自己生活在一个几乎完全由物质而非反物质构成的宇宙。 从LHC身上，大致可以看出物理学家眼巴巴求的是什么，他们致力于找到如下问题的答案：物质是如何获得质量的？宇宙不可见的96%是什么？为什么自然界中几乎只有正物质，反物质去了哪里？自宇宙诞生以来物质如何演化？ 事实上，帮助解开这些问号的工具绝非区区一个LHC而已，其他对撞机能起到的作用也不容忽视。 对手也是帮手，梦想可能是幻想 先从Tevatron谈起吧，它是LHC之前的世界最高能量质子对撞机，费米实验室的物理学家们为了找到顶夸克于1979年建造了这台机器，在一个6.3公里长的地下环中将质子与反质子加速，并使它们发生对撞。夸克是构成质子、中子、介子等亚原子粒子的基本单元，其中顶夸克和底夸克是质量最大的，底夸克由费米实验室利用原有的环状加速器在1977年发现，而要想找到顶夸克，必须把质子和反质子的能量提高5~15亿电子伏，由此促成了这台新机器的诞生。1995年，Tevatron不负众望捕获到了顶夸克的踪迹，这成为其运转历程中的辉煌一笔，但很快地，它能否进一步发展却受到了质疑。特别是在更高能量的LHC开始筹建之后，能不能先于LHC找到希格斯玻色子几乎成了它唯一的目标所系。美国政府在2001年花了数亿美金对Tevatron进行了升级，去年又宣布让它运行到2011年，这一切都表明了美国人不甘被欧洲人甩下的决心，并且他们也不断爆出叫板言行。2007年年初，费米实验室宣布了一项针对亚原子粒子W玻色子的质量测量，新数据与之前估计相符，但是更趋向于该范围的上限。这项工作同时降低了人们对希格斯玻色子质量的预测值，由此，该粒子的能量上限从1660亿电子伏降到1530亿电子伏，这一结果让Tevatron科学家们重新相信自己有机会找到希格斯玻色子。2009年6月，他们又放出消息称，Tevatron运行过程中出现了一群不知从何而来的神秘粒子，即一些多余的子（电子的亲属，比电子重），可能性之一是它们来自一个更重的、仍未被发现的粒子的衰变，这种粒子或与占宇宙85%的暗物质有关。另一解释来自弦理论，弦理论认为宇宙是10维的，更高维度的膜表面居住着像弦一样的粒子，与3维空间的联系并不密切，因此在数据中会出现一些模糊信息。无论如何，这两种解释都有新物理的意味在内，深深地表明了Tevatron 一家的姿态：我们老则老矣，尚能饭。 这里再讲一桩憾事，其实早在1993年，美国国会曾停止了一项继续投建超导超级对撞机SSC的计划，这个流产的对撞机预期能量达到了40万亿电子伏，达到了LHC承诺的3倍以上，而在中止的时候它已经花去了20亿美元。直至今日，很多人提到SSC还忍不住扼腕叹息。 Tevatron RHIC 另一个值得关注的对撞机是美国布鲁克海文国家实验室相对论重离子对撞机RHIC，这台建成于1999年的机器是目前世界上唯一的一台重离子对撞机，它可以让从质子直到金离子的各种离子分别在两个独立超导储存环中积累、加速、储存，并在六个对撞点交叉对撞，旨在重现宇宙大爆炸后的早期现象，研究重离子对撞后产生的夸克-胶子等离子体等复杂的现象。在现有物质中，夸克被约束在质子和中子内，无法被独立观察到，模型预测夸克-胶子等离子体宇宙大爆炸后仅几微秒内存在的一种物质。RHIC从2000年6月起让金原子核以接近光速相撞，希望通过如此方式产生巨大能量和温度来融解质子和中子，使夸克以自由形态得以释放。2005年4月，在RHIC上开展实验的四个合作探测器组对外发表报道称，他们制造出了一种新的热密度物质态不像预期的自由夸克和胶子的气体那样飞散，而看起来更像一种完美的液体。这是不是就是早期宇宙的状态呢？ LHC让Tevatron感到日子不好过，而另一个在酝酿中的对撞机也让LHC非常有紧迫感，那就是ILC。LHC研究的是质子对撞，因为质子是夸克组成的，所以注定了这种对撞不干净，无法确定对撞时每个夸克各携带了多少能量，难以确定对撞所产生新粒子的性质，所以即便LHC找到了希格斯玻色子，也只能去通过更精密的机器才能去确定它的重要属性，对于科学家来说，这些宝贵信息值得付出高额代价去换取。价码？他们开出了67亿美元这是建造一台让正负电子在其中对撞的直线对撞机的最低起价。为什么选用电子呢？因为电子本身就是不可再分的基本粒子，其对撞时携带的能量可以精确测定。世界上第一台直线对撞机是美国斯坦福直线加速器中心的SLC（能量不是很高），在这以后，多个直线对撞机方案被设计出来，形成了低温超导和常温常规两种加速结构之争，2004年在北京举行的第27届国际高能物理大会上，低温超导方确定无疑地胜出了。据称，国际直线对撞机ILC将建造在总长约40公里的地下隧道中，由两台大型超导直线加速器分别将正负电子加速到2500亿电子伏的能量，对撞时质心系能量达到5000亿电子伏，以后还将扩展到1万亿电子伏。就ILC而言，构成最大悬念的问题在于：建在哪儿？看起来这庞大而昂贵的家伙还是很抢手的，CERN、费米实验室和日本高能加速器研究机构KEK均表现出了极大兴趣，俄罗斯和英国跃跃欲试，甚至一些中国科学家也提议说来吧让咱们来，不过，很有可能只是一个美丽的幻想而已。 感谢松鼠Sheldon提供几处修改意见。 本文已发表于《科幻世界》，有删改。
个人分类: 物理|1056 次阅读|0 个评论
欧洲大型强子对撞机重启 因故障停运一年多
xupeiyang 2009-11-22 08:50
http://www.sina.com.cn 2009年11月21日12:42 新华网