标签: 加速器

关于加速器和探测器关键技术的项目指南

yangxintie1 2019-2-5 00:20

3 “量子调控与量子信息”重点专项 拟支持5个项目： 1.关联电子体系 2.小量子体系 3.量子计算与模拟 4.量子精密测量 1.6亿元 指南 发布 4 “大科学装置前沿研究”重点专项 拟支持5个项目： 1.新一代粒子加速器和探测器关键技术预研 2.星系组分、结构和物质循环的光学—红外观预测研究 0.68亿元 指南发布 5 “大科学装置前沿研究”重点专项（含定向项目） 拟支持3个项目： 1.新一代强流重离子加速器关键束流物理和核心技术预研 2.基于LAMOST巡天的银河系和恒星形成与演化研究 3.复杂体系微观界面研究方法 1.07亿元 指南发布

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硼中子俘获（BNCT）研发项目人才招聘

chbchen 2017-5-17 09:12

东莞东阳光研究院2017年招聘简章 （硼中子俘获疗法研发项目） 一、公司简介 东阳光集团总部注册地位于深圳市，行政、研发、销售及财务管理中心处于东莞长安；是一家集研发、生产、销售于一体的大型股份制企业；目前共有员工15000余人，拥有三大业务板块，上市公司“东阳光科”，正在上市筹建中的“东阳光药”和“南岭养生”；公司大力发展拥有自主知识产权为主的小分子药、生物药、新材料、智能器件和食品、化妆品、养生产业；公司在中国拥有五个基地：广东长安、广东乳源、湖北宜昌、贵庆、西藏林芝，并在美国、日本、德国、澳大利亚等发达国家设立了分公司。 东阳光在2005年成立了研究总院（东莞长安研发基地），下设东阳光科和东阳光药两个研究院，研究院共有1600余名研发人员，40多名外籍和海归专家，100余名博士，1000余名硕士。 东阳光药研究院下设专利新药、生物药、仿制药三大研究所。在行政上设立了纵向的原创部、药理部、临床部、制剂部、法规部、知识产权部、DQA等部门。东阳光药目前是世界上生产大环内酯规模最大并通过美国FDA认证的企业，国内最大的磷酸奥司他韦生产基地，生产胰岛素类生物药水平最高的企业之一。东阳光科研究院下设新材料、新能源、电子材料三大研究所,在新材料、智能器件、氟硅铝领域拥有了系统的研发能力。东阳光科目前是国内最大的电子光箔、化成箔、亲水箔、φ16以上大电容器及广东省最大的电化产品生产的上市公司，随着和日本三井、UACJ合资的成功，必将成为国内铝加工技术最先进、发展潜力最大的研发型企业，国内研发制冷剂、氟树脂、氟精细化工等科技人员较多、实验装备较精良的主要单位之一，国内研发太阳能原材料、元器件、系统技术等科技人员较多实验装备较精良的主要单位之一。 东阳光集团官网 ：http://www.hec.cn/ 东阳光东莞长安研发基地 二、BNCT项目简介 硼中子俘获治疗（Boron Neutron Capture Therapy，BNCT）是一种具有“固有”安全性的生物靶向放射治疗模式，通过将具有亲肿瘤组织的无毒的含硼药物注入人体血液，待硼药物富集在肿瘤组织后，采用超热中子照射肿瘤部位时，中子和癌细胞中的硼-10核素接触并发生核反应，放出的氦离子和锂离子对细胞具有较强的杀伤力，杀伤效果远远高于现有的X射线放疗和质子放疗，而且放疗的副作用很小。BNCT科普知识请参考科学网博客：http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=3309209。 东阳光集团与中科院高能物理研究所开展合作，协作开展BNCT设备研发及BNCT产业化。两年内在中国散裂中子源园区（东莞大朗镇）建成国内首台基于加速器的BNCT工程验证装置，四年内建成一台加速器BNCT临床示范装置，六年内建成首座商业化BNCT治疗中心。 BNCT研发及产业化项目具有重大的社会效益和经济效益，诚邀国内外同仁加盟。 三、招聘岗位 东阳光BNCT项目组面向社会招聘致力于攻克肿瘤治疗技术的专家及同仁加盟，推动BNCT研发及普及。招聘粒子加速器物理与技术、射频/微波技术、真空技术、核工程与核技术、剂量学与辐射探测、肿瘤物理学/生物学、软件工程、机械与流体、金属材料工艺等专业/工作背景人员，招聘岗位见附表，基本要求说明如下： 1. 学历要求：硕士研究生及以上； 2. 工作经验要求：工作经验不限，有相关工作经验者优先； 3. 外语水平要求：英语6级，具有较好的英语听、说、读、写能力； 4. 岗位：参与基于质子加速器的中子俘获疗法（BNCT）治疗系统研发； 5. 工作热情高、具有较强的学习和钻研能力、具有良好的沟通能力以及较好的团队合作精神； 联系方式： 电话： 17681106420、0769-85315888-5278（联系人：陈先生） 网址：www.hec.cn 地址： 广东省东莞市长安镇上沙第五工业区东阳光科技园 振安中路368号 邮编：523867 邮箱： ChenChaoBin@hec.cn、QiaoLei@hec.cn （简历及邮件标题请注明“姓名-学校/工作单位-专业-学历-意向岗位名称”） 附表：硼中子俘获疗法（BNCT）研发项目招聘岗位列表

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共振“超光速”的应用

热度 1 jiazhang55 2016-10-19 19:19

首先，我说一下为什么我知道我的理论是对的，因为新闻已经报道出来了，大型粒子加速器周围会有球星闪电现象，毕竟粒子加速器形成的电磁场的变化率是非常高的，出现“宇宙共振”现象也正常。 那么我想谈一下这个理论的一个应用方向。 就是0电阻无线送电，如果我们将一个二维场的曲率接近 ，我们在第三维加一个电势，那么我们就可以在二维场曲率为 -V 电子 的地方形成一个同一纬度上的全同电势，由于这电势传输不通过经典信道，而是超光速信道，所以经典电阻无法起作用，而且经典的距离也不存在，从而达到了不消耗送电材料，不消耗电能，完成了电能传输。 不过还要说明一点的是，我是一名电力线路工，如果这种送电方式应用了，那我不就下岗了么，我自己抄了我的鱿鱼......

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[转载][科幻] [闪电侠第1-2季(2015)][720p][美国][主演：格兰特·古斯汀

lcj2212916 2016-8-18 20:02

《闪电侠第二季》（ The Flash ）是DC娱乐和华纳联手 CW 电视网制作的真人超级英雄系列剧，作为《 绿箭侠 》的衍生剧，改编自同名 DC漫画 ，由 戴维·纳特 执导， 格兰特·古斯汀 、 坎迪斯·帕顿 、 杰西·马丁 、 汤姆·加瓦那 主演。 该剧讲诉的是闪电侠 （格兰特·古斯汀饰） 在中城警局工作，专注于案件的细节调查，对于速度特别敏感，在一次粒子加速器爆炸事故中得以超能力，利用自己的超级速度拯救着自己的城市的故事。 11岁时，艾伦的母亲离奇死亡，而他的父亲则被当成了凶手。之后，警探乔收留了孤苦伶仃的艾伦，在乔的耳濡目染之下，成年后的艾伦成为了一名CSI鉴证分析员，在此过程中，他一直没有放弃过对于母亲真正死因的调查。艾伦十分迷恋科学家哈里森所研究的粒子加速器，然而，一场意外让加速器发生了爆炸，艾伦被击中陷入了昏迷。九个月后，终于苏醒的艾伦惊讶的发现自己体内产生了神奇的变化，因此而获得了特殊能力。随着时间的推移，艾伦开始明白，这个世界上，还有很多和自己一样拥有超能力的人存在，而保护市民的安全成为了他新的责任和任务。 下载地址：（关注微信“时尚军事”，回复“闪电侠”在线看） http://www.yimuhe.com/file-3119381.html

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放射性药物的发现（新药发现史话三十六）

自我源于思考 2016-2-22 17:09

1895 年，德国物理学家伦琴 Wilhelm Rontgen （ 1845 -1923 年）在用阴极射线管做实验时发现接收端附近有荧光现象，经过几个星期在实验室里的不眠不休实验，终于在当年 12 月确定自己发现了一种新的射线—— X 射线。这是人类发现的第一个穿透性射线，引起了全世界的轰动。第二年 X 射线便应用于医学影像诊断。 受到这一发现鼓励，法国科学家贝克勒尔 Antoine Henri Becquerel （ 1852 — 1908 年）也通过感光性研究未知射线，他在 1896 年发现铀盐和铀金属板可以使相片胶卷感光，认为其可以发出一种不可见的光（或荧光）。虽然他的认识不正确，但打开了放射性研究的大门，后来，物质放射性强度单位 Bq 就是以他的名子命名。 随后，居里夫妇在轴矿废渣中发现，其放射性强度比轴要大出许多倍，于是他们猜测其中含有放射性更强的物质。 1899 年，他们经过对吨级的矿渣提取分离，发现了两种新的放射性元素，分别是放射性强度比铀大数百倍的钍和数百万倍的镭。三人因对放射性的研究，获得 1903 年诺贝尔物理学奖。很多人都希望镭可以与 X 射线一样，广泛应用于医学。 当镭及其强大的放射性被发现后，风靡世界，很多厂商开发出了镭牙膏、镭饮料，但当镭对健康的危害被发现后，这些都被政府禁止了。 1903 年，刚刚在日本剪掉辫子的鲁迅先生通过《浙江潮》发表文章，向国人介绍镭：“其放射力，毫不假与外物，而自发于微小之本体中，与太阳无异。” 1904 年，鲁迅转到日本仙台读医学。 当居里夫人最早发现镭时，希望镭的放射性可以在医学上做贡献。一战期间，她还呼吁镭在影像诊断（检查伤员弹片位置）上的应用。美国对此作出了积极回应，美国威尔逊总统还赠给她一克镭（居里夫人未申请专利，无法从镭的应用中获得利润）。 1904 年，美国医生 Howard Atwood Kelly (1858 –1943 ) 就开始在 Johns Hopkins 医院使用镭来治疗癌症，当时他采用把镭的化合物包装成胶囊状，然后缝进肿瘤相应部位。很多病人因为大剂量辐射出现了副反应甚至死亡。中国物理学先驱胡刚复（ 1892 — 1966 ）在 1913 年留学哈佛大学时也曾协助导师类似镭辐射治疗肿瘤研究。不过，更广泛地应用于医学的是放射性同位素。 英国物理学家卢瑟福 Ernest Rutherford （ 1871-1937 ）在发明了一个无线电接收器后，于 1895 年申请去剑桥卡文迪许实验室做博后。虽然创造了一个无线电信号接收的距离记录，但很快他发现马可尼的无线电报技术更有优势。于是他跟随汤姆生 J. J. Thomson 研究射线对气体的作用，并于 1897 年协助 J. J. Thomson 发现了电子。 1898 年， Thomson 推荐 Rutherford 去加拿大蒙特利尔的麦吉尔大学担任教授。在那里，他与助手 Frederick Soddy （ 1877-1956 ，当时担任该大学的化学实验演示员）开始转向刚兴起的放射性的研究。 他们发现放射性随时间减弱，由此提出了放射性半衰期概念；通过对射线的穿透力和电磁性的研究，他们辨别出至少有两种射线， Rutherford 把他们命名为：α射线与β射线。他们还发现放射性元素会转变为其它元素。通过对其中化学反应的排除，他们大胆提出：放射可引起原子变化（核衰变）。 1907 年， Rutherford 在英国曼彻斯特大学，与助手 Thomas Royds (1884 - 1955) 确证了α射线是氦离子。而在伦敦大学的 Soddy 也得到了类似的结论。 1908 年， Rutherford 因为核物理的研究而获得诺贝尔物理学奖。而在前一年， Thomson 已经因发现电子获得了这一荣誉。 但放射性领域还有一些问题待解答，如 1899 年，英国化学家 William Crookes （ 1832 － 1919 年）在分离铀矿物过程中，发现一部分铀具有放射性，另一部分铀却无放射性。一些放射性元素的原子量不同，但化学性质却相同。当时测算原子序数和原子量的方法不够精密， 1913 年， Frederick Soddy 来到哥拉斯哥大学，希望进一步研究元素放射问题。但一战即将爆发，男学生和实验人员，大都被动员参军、生产军火或参加政府其他活动，他只得请女学生 Ada Florence Remfry Hitchins (26 June 1891 – 4 January 1972) 等几位做自己的助手。而 Ada Hitchins 也有机会发挥自己细致严谨的特点，实验工作一丝不苟。 1914 年， Soddy 又带她去阿伯丁大学工作。在此期间，通过 Ada Hitchins 准确的实验， Soddy 提出了他的同位素理论：质子数相同，原子量不同的元素，互为同位素，化学性质相似。并且，他提出了核衰变后原子序数的位移规律。 1921 年， Soddy 获得诺贝尔化学奖。但是第一次世界大战对 Soddy 产生了很大的影响，使他转向经济、社会研究。 一战后， Francis William Aston （ 1877 － 1945 ）返回卡文迪许实验室工作。他在研究同位素时发明了质谱仪。他用感光片记录在磁场中被分离的离子束，根据标准物质谱线来确定相应谱线的元素。用这种仪器，他发现了 200 余种同位素，并于 1922 年获得诺贝尔化学奖。 因为通过放射性强的元素辐射（轰击）其它元素，就可能产生新的同位元素，因此大家都希望获得高能量的粒子，观察高能粒子对核反应的影响。 1930 年，在加州大学图书馆的一个晚上，刚刚晋升为教授的 Ernest Orlando Lawrence （ 1901-1958 ）在苦苦思索通过加速获利高能粒子时，想到了回旋加速的办法，粒子在磁场内做平面环形运动，在某一点置一个加速电场，使粒子每回旋一周就被加速一次，这样就可以得到高速粒子，他赶紧把这个灵感记录到一张手边的餐巾纸上。经过不断改进， 1932 年，他和学生一起建成了第一个实用的加速器。他于 1939 年获得了诺贝尔奖。 当时知名的粒子物理和核物理学家多是欧洲人，当 Lawrence 在欧洲参加相关的学术讨论会并介绍自己的成果时，很多物理学家如 James Chadwick 等人对此并不重视。但 Lawrence 仍然信心十足地向美国政府申请庞大的经费，计划建立更大功率的粒子加速器，并且不断向医学等应用领域介绍他的成果，其中就包括他的弟弟。 他的弟弟 John Hundale Lawrence （ 1904-1991 ）是位医生，在他的介绍下，对粒子加速器引起了兴趣，并于 1936 年到加州大学访问他。 Ernest Lawrence 安排自己的中国学生吴健雄（ 1912 — 1997 ）等人，用回旋加速器制成用磷 32 同位素，让他弟弟做动物试验。 John Lawrence 首先用小鼠做实验，通过给小鼠注射同位素溶液，白血病小鼠出现好转。随后，他把同位素磷 32 应用于治疗白血病的人体试验研究。 John Lawrence 也因此成为核医学的先驱。 1941 年，美国医学家 Saul Hertz (1905 –1950) 则使用 MIT 制造的回旋加速器制备出放射性碘同位素，用于治疗甲状腺疾病。经过多位医学家的努力，核医学在 1950 年代全面发展。

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[转载]物理学研究中的陷阱：论现代物理学的错误所在(第二版)内容介绍

热度 1 say8818 2016-2-15 11:10

内容介绍 《物理学研究中的陷阱：论现代物理学的错误所在》（第二版） 一个独立的实验数据定量地验证了引力质量与惯性质量不相等，徐宽定律是对的，等效原理错了。由此发现了粒子能量独立定律：粒子能量由静止质能、动能、角动能独立组成。根据加速器物理的电子冷却效应，可以确认横向动能只是一种表象。根据新发现的物理定律，可以解释粒子尾场加速效应、激光尾场加速效应、宇宙线的慢速粒子、飞秒激光的能谱展宽等现象。根据粒子质量密度定律，可以计算出各种粒子的静止质量半径，将牛顿动能定律、角动能定律联系起来形成立体结构的逻辑链。据此，笔者发现了光子的静止质量半径、质子内部光速、自旋角速度极值与光子频率的关系式，光子角动能极值约束的能量占总能量的百分比接近黄金分割法，光子外半径与光速、角速度关系式，中微子的反应截面与味变振荡波长值、中微子半径、探测器中原子核之间距离的关系式。 粒子的味变振荡通道分为两组，对应 15 个质量，明星实验数据验证了第二组不对称质量的存在。由此可以解释宇宙线各种粒子的味变振荡现象，并可以解释光子的电荷 - 质量味变振荡现象，计算出中微子的反应截面。 重申粒子的不对称性是宇宙中永恒的存在，根据亚夸克结构式、夸克禁闭、亚夸克禁闭、电荷守恒、右手螺旋定则、时间矢量、引力矢量、斥力矢量、角动量手征等物理定律，确认各种粒子的镜像不存在，也就是说宇称不存在，宇称不守恒定律也不存在，需要重新解读吴健雄实验数据的物理过程。据此，并结合光子的电荷 - 质量味变振荡现象，确认光子对纠缠有两种态，而实验发现的无质量外尔费米子、电子 - 空穴激子结构正是光子对纠缠态的行为表现。 这些实验数据中有许多是前沿物理学最新的研究成果，其定性地、半定量乃至定量地验证了新旧物理定律之间的联系，形成的立体结构的逻辑链正是密钥归零的延伸。而其并不需要专家论证、数学论证，只需要实验数据、观测数据的验证，只需要遵守物理定律，据此可以在立体的逻辑链上发现新的物理和物理定律。而这些正是业界所未知和疑惑的物理，也正是现代物理学体系的节点性错误所在。

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最新实验测量：中微子超光速吗？

热度 7 caojun 2015-8-24 14:53

2011 年意大利 OPERA 实验闹出了 【 中 微 子 超 光 速 】 的乌龙， 5 个月后发现是个低级错误：光缆没接好。在发现错误之前，大家一致认为，首先要做的是其它实验的重复验证。因此美国费米实验室的长基线中微子实验 MINOS 实验启动了时间测量的升级计划。 MINOS 的中微子由费米实验室的加速器产生，飞向 735 公里外的探测器。中微子由于质量极小，实验上可以探测到的中微子，其速度几乎就是光速，目前还没有手段测出它与光速之间应有的差别。 今天 MINOS 发表了中微子速度测量的文章。 1 ）升级了新的时间测量系统（ 有趣的是，他们发现常规的 GPS 系统——他们的老系统在重启时，会随机地有一个 20 纳秒的误差 ）； 2 ）采用了远近探测器相对测量的方法； 3 ）加入了新采集的大量数据。精度比它自己之前的测量提高了 30 倍，比 OPERA 实验高 8 倍。结论是在百万分之一的精度下，没有发现中微子速度与光速的区别。

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寻找第二种中微子

热度 7 caojun 2015-8-3 02:47

寻找第二种中微子 几年前，美国物理学会将自1893年创刊起的全部《物理评论》论文上线，并在其《物理》杂志的“焦点”栏目中回顾历史上的重要论文。几天前回顾的是 发现第二种中微子 的论文。 布鲁克海汶国家实验室，梅尔文·施瓦茨与10吨重的火花室，上面显示了多个宇宙线缪子的径迹 有趣的是，这个团队中的 莱德曼 等人也在1957年用缪子束流证实了 宇称不守恒 ，与吴健雄的论文同一天提交，一同发表。吴健雄经过半年多的实验，已得到了初步结果，并告诉了李政道，但谨慎起见，她打算回华盛顿再检验一遍。尽管吴健雄叮嘱不要外传实验结果，李政道还是忍不住告诉了也是哥伦比亚大学同事的莱德曼。莱德曼就用李、杨建议的另一种检验方法，缪子衰变的不对称，设计了一个检验实验，3天就得到了确定的结果。为了尊重吴健雄的成果，莱德曼将自己的论文压了几天，并在论文中写明：“在本实验开始前，我们已听到了吴健雄利用极化核贝塔衰变证实宇称不守恒的初步结果”。另一组人也用缪子衰变原理和核乳胶技术证实了宇称不守恒，论文晚提交两天，但发表在下一期上。 该作者因此对编辑部非常不满，并退出了美国物理学会 。莱德曼后来还发现了 中性K介子和底夸克 ，担任费米实验室主任，领导完成了超导对撞机Tevatron的建造等。是他首先把希格斯粒子叫做 “ 上帝粒子 ”。 1962 年的一个大型实验显示中微子有两种：电子中微子和缪子中微子 中微子无处不在，但因为与其它粒子相互作用微弱，很难控制和探测。1962年发现缪中微子，是一个具有基本重要性的成果，同时也第一次展示了产生中微子束流的方法。1988年诺贝尔奖的授奖辞对两者的重要性给予了同等的肯定。今天的中微子实验仍然采用同样的基本方法。 1956 年发现中微子后，物理学家渴望研究支配着中微子与物质相互作用的弱力，但缺乏合适的实验方法。五十年代末，前苏联杜布纳联合核子研究所的布鲁诺·蓬泰科尔沃，与哥伦比亚大学及布鲁克海汶国家实验室（BNL）的梅尔文·施瓦茨，独立地提出了一种产生几乎纯净中微子束流的方法。施瓦茨随即加入了 利昂 · 莱德曼、杰克 ·斯坦伯格、以及其他人组成的小组，将这个想法付诸实施。 这个团队利用BNL的交变梯度同步加速器（AGS）产生15GeV的质子束流。束流打在铍靶上，产生大量派介子，后者会衰变成缪子及中微子。这样产生的束流混杂了派介子、缪子、一些原初的质子，毫无疑问还有其它各种粒子。质子能量很高，几乎就是光速，因此所有产生的粒子都沿着质子方向继续前冲。束流穿过一堵13.5米厚的钢墙。所需的大量钢材来自退役的密苏里号战舰。 根据计算，绝大多数中微子会轻松穿过钢板，但派介子只有一亿亿亿分之一能透过，其它带电粒子也差不多。这样严密的阻挡是必须的，因为探测中微子是那么困难，以至于极小的污染也会掩盖结果。 为了探测中微子，研究人员建造了10吨重的火花室，由90块1英寸厚的铝板组成，间隔3/8英寸，中间充满气体。理论上，当中微子的洪流经过探测器，偶尔会有一个击中铝核中的质子，产生一个中子，以及一个电子或缪子。这个带电粒子会使气体电离，沿着它的轨迹，在加了高压的铝板间会产生一系列火花，描绘出它的行踪。 在实验几个月的运行期间，大约34.8亿亿个质子打中了铍靶。在这样的轰击中，探测器观测到了113个可能的中微子。有一些实际上是加速器直接产生的缪子，还有一些来自中子或者宇宙射线。研究人员认为其中51个信号是穿过钢墙而来的中微子。这些轨迹穿过铝板时，没有发生其它相互作用，而电子的轨迹不是这样的（因为电子很轻，穿过物质时容易发生多重散射，因此轨迹不直，毛绒绒的）。因此研究人员断定，探测器中只产生了缪子，意味着束流中的中微子“很可能不同于贝塔衰变产生的中微子（电子中微子）”。 这个结论一点也不令人惊讶；理论上早就认为存在第二种中微子。弱作用理论表明，一个缪子衰变成一个电子时，会产生一对正反中微子。这对正反中微子应该有一定的几率合并，产生一个光子。但没有人看到过产生光子的缪子衰变。一个简单的解释就是这里的正反中微子是不同类型的，无法合并。 这个实验使物理学家确信第二种中微子——缪中微子确实存在，并为施瓦茨、莱德曼、斯坦伯格羸得了1988年诺贝尔奖。这种产生中微子的技术开创了研究中微子的新方法，例如去年开始运行的美国费米实验室的NOvA实验，仍然采用了这种技术，以寻找缪中微子到电子中微子的转换。当飞行距离足够长时，由于中微子振荡，缪中微子有极小的概率在飞行过程中变成电子中微子。 （原作者：David Lindley。略有改动）

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高能粒子打靶的高速摄影

热度 4 caojun 2015-7-9 22:08

高能加速器有多高能？这是一小团质子，总质量相当于一粒PM2.5雾霾微粒（$5\times 10^{-11}$克），加速到24 GeV后，打在水银喷流上的高速摄影。它的动能为115千焦耳，相当于一颗迫击炮弹。假如将0.1毫克的质子用LHC加速到它现在运行的能量6.5 TeV，能量就相当于广岛那颗：1.3万吨TNT当量。 在散裂中子源、中微子束流等需要质子打靶的地方，因发热量大，靶的设计极为头痛，任何材料都可能被瞬间汽化。未来的高流强装置，例如中微子工厂（指大量产生中微子的束流装置）， 都在寻找新的靶方案。欧州核子中心进行了这个高功率靶的验证实验（MERIT）。图中水银喷流直径1厘米，速度为15米/秒，打一枪就跑。不过这个方案仍存在问题，对高流强的装置，迄今还没有好的解决方案。

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“发现”经不起太长的等待

热度 6 caojun 2015-6-17 17:55

意大利格兰萨索国家地下实验室的 OPERA 实验昨天发布新闻，宣布发现$\mu$中微子到$\tau$中微子的振荡转换。 因为 2011 年底的超光速中微子乌龙事件， OPERA 实验广为人知。它的主要科学目标则是寻找 $\mu$ 中微子到 $\tau$ 中微子的转换。 1998 年，日本超级神冈实验发现中微子振荡，但只看到中微子消失，无法真正看到新中微子的出现。 OPERA 实验应运而生。 90 年代末提出建议， 2003-2008 年建造，运行到 2012 年底。 探测 $\tau$ 中微子是极其困难的。科学家不得不求助于古老的核乳胶技术。这也是 2000 年费米实验室首次发现 $\tau$ 中微子时采用的技术。 2010 年 OPERA 找到第一个 $\tau$ 中微子。由于实验有一定误判几率，还不能认为“发现”了 $\mu$ 中微子变成 $\tau$ 中微子。从 2012 起，每年找到一个 $\tau$ 中微子（数据分析有一定延后），至今共找到 5 个（参见《 金贵的陶中微子 》），考虑到本底后，终于达到了 5 倍标准偏差的发现水平。 倘若这项结果放到 2003 年前后，肯定是一件激动人心的事。当时的 KamLAND 实验和 SNO 实验都因为发现新的中微子振荡证据，入选《科学》的年度十大突破。然而时过境迁，随着越来越多的中微子振荡数据，几乎所有人早就相信，超级神冈看到的就是 $\mu$ 到 $\tau$ 的转换。两年前日本 T2K 实验也已经首次发现了新中微子的出现（ $\mu$ 中微子变成电子中微子。其它所有中微子振荡现象都是中微子消失），连这个第一也没拿到。 2011 年底闹出超光速乌龙后，其发言人黯然下台，一年后实验也停止运行。这确实是一个发现，首次证明 $\mu$ 中微子可以变成 $\tau$ 中微子，但似乎打不起喝采的精神。 OPERA 实验退役后，它的 5000 平方米迹径探测器将被改装后运到中国，作为法国和意大利的实物贡献，成为 江门中微子实验 的顶部径迹探测器，用来去除宇宙线带来的本底。

个人分类: 我的物理|19038 次阅读|10 个评论

“创业中国”工程——我国创新驱动发展的加速器

热度 1 bulletin 2015-5-11 11:08

　　世界经济和中国经济正在经历急剧变革。第三次产业革命如火如荼，以互联网为代表的新一轮技术经济范式正在带来全球性的产业颠覆浪潮，引领这一浪潮的力量是创新创业；中国经济正在经历从“量”变到“质”变的临界诉求和深化改革的强力催化，二者交汇必将显著提升中国经济的世界影响力，引领这一时代的力量也是创新创业。 一. 时代呼唤创新创业 　　创新创业为实现“中国梦”提供大舞台 。当前以互联网为核心的创业浪潮具有“大众创业”和“普遍创业”的特点，是实现“出彩”机会的大舞台，为人人“出彩”提供了无尽可能。 　　创新创业是打造变革主体的行动。科技、人才、资本等要素只有通过企业主体才能实现价值和创造财富，创业是打造市场主体的行动，创新创业更是打造能够响应和引领变革的主体的行动。 　　“创业中国”工程为创新驱动战略提供了核心支点。创新创业通过打造企业主体，能够积极响应和引领变革，是整合创新要素的主动轮，是创新驱动发展的动力源；创业生态系统是促进市场自组织和创业主体繁荣的关键，是政府推动创业工作的着力点和“牛鼻子”；“创业中国”则是促进和协调各领域、各地区、各层面创业生态系统建设的系统工程。通过“创业中国”工程，我国有望经历一场普遍的创业精神洗礼，有望形成引领经济转型升级的活力引擎。 二. 迎接历史性的创业浪潮 　　 （1）巨大的创业机会空间已经开启 　　从技术推动的角度看，互联网技术正在成为创新创业的加速器。互联网对各行各业的普遍改造正在成为创新创业的主线，新兴业态加速涌现；互联网的人际和“物”际关系重塑也使得创新创业有着前所未有的便利，在降低创业门槛促进创业便利方面形成多种平台，极大地方便和促进了创业生态的发展。 　　从需求拉动的角度看，中国市场定义产品的时代正在来临。中国巨大的市场规模及其持续快速增长的态势，带来了对全球资本和创新资源的号召力。随着以中国为龙头的规模达十几亿乃至几十亿人口量级的新兴经济体的现代化，能源资源需求、人力资源需求和环保需求刺激了新能源、节能环保、自动化和机器人等技术与产业的加速发展，客观上形成了新的创业机会空间。 　　供需两大因素交织互动，推动传统产业不断转型升级，由此形成巨大创业机会空间，正在催生历史性的创业浪潮。 　　（2）普遍的创业行为成为可能和必要 　　创业门槛的空前降低催生了大众创业。在互联网时代大众创业日益成为事实；基于互联网与传统产业结合部的创业空间更大，创业经济正在涌现。 　　变革的深刻性要求普遍的创业精神。互联网对各行各业的冲击不仅有普遍性，而且有颠覆性，不仅为初创企业带来机会，而且对在位企业带来巨大挑战。传统行业和领域的大企业大机构，需要有“归零”心态和再出发的“二次创业”精神，海尔、美的、万达等都是大企业创业行为的典型案例。 　　面对这样的态势，各国已经先行布局，美国在2011年推出了“创业美国”的国家战略，欧盟在2012年推出了“2020创业行动计划”。在此局面下，我国有必要抢抓机遇，全面实施“创业中国”工程，使其成为中国新时期实施创新驱动发展战略的有效抓手。 三. 我国的机会与条件 　　中国的创业机会空间尤为巨大。 一是中国拥有巨大的市场规模和完整的产业体系，其中蕴藏全球独一无二的创新创业机会；二是在互联网革命发生之际，中国已紧随美国挤进创新中心国行列；三是中国同时在大力推进创新驱动发展战略和全面深化改革，为促进创业繁荣提供了政策便利。 　　中国的创业生态系统在快速改进。在创业平台方面，以开放平台为主的互联网龙头企业围绕自身正在形成活跃的创业生态，以新型孵化器和创客空间为代表的实体平台快速发展；在创业群落方面，源自大企业的各种创业派系和代际繁衍现象非常明显，连续创业者越来越常见，以自媒体、网店主、个人app开发者、硬件DIY爱好者等为代表的个体创业者大量出现，同时大企业也把创业平台作为自身创新转型的利器；在创业要素方面，天使投资群体日益壮大和活跃，各类创业人才不断聚集；在创业服务方面，创业大赛、创业培训、创业导师、项目路演、创业社区等服务内容不断丰富；在创业环境方面，新型创业媒体和创业融资平台不断涌现，中关村和深圳的创业活跃势头日益为全球瞩目。 四. 总体思路与行动方向 　 　（1）总体思路 　　着眼变革，奠基未来，政府引导，市场为主，多元社会力量参与，整合已有创业资源和政策，研究出台新的创业支持举措，破除妨碍创业的各种障碍壁垒，建设自由宽松的创业环境，支持多样化的创业主体发展，鼓励大企业参与建设创业生态系统，大力发展社会化的创业服务和运营机构，鼓励建设示范性创业基地，在线平台和实体平台结合，精英创业与大众创业并举，建设创业要素密集，创业主体繁荣，创业平台高效，创业服务完善，创业文化浓郁的中国特色创业生态系统，形成推进创新驱动战略的有效抓手，使开拓进取的创业精神蔚然成风，把“创业中国”建设成为具有全球引领性的品牌工程。 　 　（2）行动方向 　　把“创业中国”作为实施创新驱动发展战略的关键抓手，开展“创业中国”的顶层设计，制定专项规划、政策和推进路线图。以已有创业平台、载体、资源和政策为基础，重点从简政放权、资金引导、资源支持和改善治理等方面研究制定新的政策措施，鼓励地方、有关部门和科技计划出台特色性创业行动计划和政策措施，鼓励科研院所和高校以促进创业为导向深化改革，引导大企业参与建设和有机融入创业生态，支持社会化的创业服务机构发展和做强做大，支持建设各具特色的创业示范基地。重点从以下方面着手建设创业生态系统。 　　 ①丰富创业要素。 一是发展创业市场。通过政府采购、补贴、创新券、消费者教育、愿景引导等方式建设乐于尝鲜的“领先市场”；二是丰富创业资本。设立国家种子基金，发展壮大各领域的天使投资人群体，支持天使投资社会组织发展，扩大国家引导基金规模，建立覆盖完备的创业投资支持链条，加快“新三板”改革，引导支持互联网金融创新发展;三是丰富人才要素。结合各类人才政策，借力大企业、高校、培训机构等人才资源优势，形成创业型、科研型和专业技能型等各类人才的蓄水池。 　　 ②繁荣创业主体。 对于大企业衍生的创业派系，大企业建设的孵化器和投资的创业企业，科教机构衍生的创业群落，市场机会空间带来的创业群落，教师、医生、设计师、艺人、媒体人等知识工作者的创业，传统行业与新技术特别是互联网结合的创业，草根创业者，大学生创业者，社会创业者，偏远落后地区的创业者等进行分类引导支持。引导鼓励大企业、科研院所、高校和各类社会机构积极参与创业生态建设。 　　 ③发展创业平台。 发展在线平台。一是支持发展能够形成巨大创业空间的互联网开放平台；二是支持发展众筹、众包等为创业提供开放资源连接的在线创业平台，鼓励通过微博、视频、微信等平台开展创业服务。发展实体平台。完善提升传统孵化载体，加大有关政策支持力度，同时大力发展创客空间、新型孵化器、专业孵化器、集中办公区等新式创业物理载体和服务机构。 　　 ④完善创业服务。 发展创业导师制度，加强创业教育培训和辅导，建设创业资源密集和创业文化浓郁的创业社区，支持创业论坛、创业大赛、创业路演和产品展览等各类创业活动的开展，鼓励举办创业文化节；引导创业俱乐部、协会等各种创业社会组织发展，鼓励新式创业培训机构发展，鼓励创业服务和运营机构的社会化专业化发展。建设创业服务体系。 　　 ⑤发展创业文化。 鼓励建设创业者、投资人、导师等各种形式的创业社会圈子和网络，鼓励建设连接创业圈与产学研资用各方的合作伙伴网络，支持各地创业资源的联通和共享。支持创业活动的国际合作。鼓励大学和科研机构开展创业计划、创业课程和创业教育培训平台，鼓励各种形式的内部创业；引导媒体加强创业宣传力度，支持新型创业媒体发展，推动全社会形成崇尚创业的文化氛围。 全文请见《中国科学院院刊》2014年第6期 作者：赵夫增（中国科学院科技政策与管理科学研究所副研究员） 智库观点 　　 《智库观点》是《中国科学院院刊》作为“国家科学思想库核心媒体”策划出版的重大选题的精要版，是科学家就我国科学及经济社会发展重大问题深刻战略思考的观点浓缩，其是专送领导和决策层的内部出版物（部分内容亦可作大众传播），希望能对国家和相关领域的重大决策提供科技支撑与参考。

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热加速器及其应用、火力发电新方式

pz2555 2015-4-26 20:21

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环形希格斯工厂的历史机遇

热度 13 caojun 2015-3-12 23:19

【CEPC初步概念设计报告国际评审圆满完成】2月至3月，高能环形正负电子对撞机（CEPC）初步概念设计报告国际评审会在高能所举行。来自世界各地的30多位著名科学家，如诺贝尔奖获得者David Gross， 欧洲核子研究中心(CERN)前总所长Luciano Maiani等参加了评审会。详戳：http://t.cn/RwdomXX 高能量前沿是粒子物理研究皇冠上的明珠。2012年欧洲核子中心(CERN)发现Higgs粒子。深入研究Higgs性质可能是通往新物理的另一道大门。 CERN正在规划未来的加速器——环形Higgs工厂或者直线对撞机CLIC，但它已规划了LHC亮度升级计划，计划运行至2035年，在此之前腾不出手修建新加速器。 美国将费米实验室的加速器转去全力研究中微子（原来叫LBNE，现在走国际化道路，改叫LBNF）。 日本计划修建质心能量为500 GeV的国际直线对撞机ILC，还未获批准。 现在发现Higgs质量为125GeV，比提出ILC时预期的轻很多，实际上可以采用技术更成熟的环形对撞机实现Higgs工厂，造价更低，效率更高。这类超大型装置的设计和研制周期非常长，所谓船大难调头，欧洲和日本改变计划不容易。这为我国开展以我为主的高能量前沿研究提供了一个难得的历史机遇。在CERN完成LHC计划和日本决定修建ILC并获得各国支持以前，有一个十年左右的空窗期，可以考虑在中国修建周长约50公里，质心能量为250 GeV的环形正负电子对撞机（CEPC）。未来还可以利用同一实验室和隧道，升级为50 TeV的超级质子-质子对撞机，提供丰富的新物理发现潜力，推动中国走向世界高能物理研究最前沿。

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物理也有历史古迹

热度 2 caojun 2015-2-7 12:22

在这个实验室，多年以来，科学家和工程师在核与高能物理、材料物理与化学、能源与环境、生物与制药等领域做出了大量基本的发现，标志性的实验包括确定电子中微子的自旋方向（螺旋度），首次观察到太阳中微子，证明中微子多于一种，发现正物质与反物质对称性的缺失，以及导致更紧凑和更强大加速器的强聚焦原理。 古迹名录，物理古迹 美国物理学会 At this laboratory, over many years, scientists and engineers have made numerous fundamental discoveries in the filed of nuclear and high energy physics, the physics and chemistry of materials, energy and environment, biology and medicine. Among many landmark experiments are establishing the spin direction (helicity) of the electron neutrino, first observation of solar neutrinos, proof of more than one species of neutrinos, first observation of a lack of symmetry between matter and antimatter, and the principle of strong focusing that led to more compact and powerful accelerators. HISTORIC PHYSICS SITE, REGISTER OF HISTORIC SITES AMERICAN PHYSICAL SOCIETY

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《波科学与超光速物理》新书座谈暨学术讨论会

热度 4 yangxintie1 2014-9-10 01:00

XXX老师： 您的加速器调试工作现在进行的怎样了？有没有时间关心一下《波科学与超光速物理》新书出版座谈暨学术讨论会？ 此会议将于9月21日早9点在传媒大学国际交流中心405室举行，不知您收到新书没有？黄志洵老师给我谈过几次希望能够请到您参加，不知道有没有时间参加这次讨论会？一直没有见到您的答复。 现在国际上出现对于广义相对论的超流体解释，最近美国马里兰大学帕克分校物理学家Ted Jacobson解释说，水由离散的、依据量子力学定律相互作用的单个分子组成，但液态水看上去是连续的、流动的、透明的，而且可以产生折射。“这些都是在单个分子中无法看到的‘涌现性’，尽管它们最终还是来自这些分子的属性。 将时空看作流体或许很有用。人们通常把空间和时间描绘成宇宙最基本的“背景”。但假如它们并非最基本的，而由人们无法看见的、存在于现实中更深层次的细小成分构成，结果又会怎样？若是这样，时空的属性将反映其成分的物理性质，正如水的特性来自构成它的微粒一样。”，意大利里雅斯特国际高等研究学院物理学家Stefano Liberati和德国慕尼黑大学的同事Luca Maccione，研究了介质如何影响光在宇宙中的传播的想法。他们认为像流体一样的时空并不会同任何一种理论中的时空有显著的区别。但在极端情形下，例如对于能量极高的光粒子，Liberati 和Maccione发现了一些明显的差异。事实上，通过研究高能光子穿越宇宙的观测结果，物理学家发现如果时空是流体，那么它一定是一种超流体。研究人员在近期的《物理评论快报》上发表了其研究成果。 但是我觉得他们有一点没有说清楚，如果量子力学理论和广义相对论引入了流体概念，那么确实如他们所说“时空的属性‘出现于’一些违背相对论的物质”。我的理解是流体的非线性实际上就代替了广义相对论的时空度规不变性。这样相对论实际就沦落为一种近似算法。 可惜的是，他们刚开始这样的的研究，对于流体可压缩性对微粒加速的影响，特别是双曲型和椭圆型性质的不同，他们还没有涉及到。 国外还有一些其他的有关进展，如在光纤里面用光波进行空气动力学的激波试验，把两个陌生领域交叉互联在一起，这个电动力学方程的影响非同小可， 上次信里面已经谈了，期望有机会和您交流 顺祝中秋节日后愉快！ XXX拜上！ 中国传媒大学主办（校理工学部承办）的“《波科学与超光速物理》新书出版座谈暨学术讨论会”，将于 9 月 21 日在校国际交流中心 405 室举行。本文件黄志洵等同志给校领导的汇报，同时抄送部分参会的专家学者。让我们共同努力使这短短的一天会议有更多收获。 会议筹备组 （会议专用邮箱： cuc901@126.com ）

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电子加速器加速电子能不能超过光速？寻找加速器研究者的帮助

热度 7 yangxintie1 2014-7-3 23:41

下面介绍黄志洵教授在前沿科学发表的一篇文章，他提议建立一个讨论小组，讨论如何在加速器上改进的问题，详细可以进一步看他的原文，见附件。 在北京的北京基础科学发展论坛讨论过此问题，我们每两年在一起讨论一次，也有北大核物理系的XXX教授，清华大学电子工程系主任XXX，北师大XXX等教授参加，及航天部XX研究员参加讨论，大家都没有反对意见，还提出了一些补充意见，关于束流的反向调制主要是从过去的冷却（减小截面）变成反方向，（逐渐扩大截面），另一方面我们现在电子加速器虽然没有美国，欧洲的高但是我们也能够接近到4个9，达到0.9999倍光速，我觉得这就够了，根据量子涨落，那么肯定就有超出去的，我们只有从宏观上把调制的方向反过来，才能使得超出去的这一部分得到更大加速。 另外最后得到的结果不能从现有检测手段来得到时，是否可以考虑用相位和焦点偏移统计的结果来说明，如果在磁场作用下，速度变高，同时质量变小，那么离心力产生的作用显然比仅仅速度变小而质量也变小的粒子作用显著，那么从束流的成像是否可以得到一些线索？ 如果考虑到超过光速电子持续很小范围，也就是它的双曲物理性质运动区间很小，那么方程的解就必定有间断，这个间断就导致束流中间一下电子会以激烈的方式跳回更低的速度范围，中间放出一份能量，这份能量以光子或者其它什么形式出现，过去我们是否都以噪声来解读这些现象？如果不把他当噪声看，我们的加速器能不能设计的更坏一些?让这些原来想避免的情况出现的更多，噪声更高一些，如果仔细察那些“坏结果”，它的能量守恒按照双曲规律而不是椭圆规律那是否也可以说明已经有超光速电子存在？ 这个理论推导在香山会议上介绍过，大家都没有疑义，在西安交大还在数学物理研究所和教授们一起讨论过，他们都严格的问了每一步过程，另外这些推导来自力学，我也请教过空气动力学一些前辈，他们都很支持，还有XXX院士看了也没有疑义，电子所原来在基金委的xxx教授也对此很支持，西电原学术委员会主任XX副校长看了也很支持，但是好些人说现在一个新理论要出来必须在实验上作出和原有理论不一样的结果来，陕西省科委的一个副主任就说：你别听他们的，洛伦兹、爱因斯坦他们树立理论的时候谁做过试验，他们这是强人所难！所以尽管这些理论探讨很招风，很多国内外名刊都不能发表，我也不着急，进一步完善证明叙述，另一方面也想着如何扩大应用，在实验上有所突破。 其实西安这里很多人都在闷着做这方面的事情，导航20所陶慧君他们用原子钟铯流转方向的办法测红移。航天部林金他们在陕西天文台发信号经卫星转乌鲁木齐再返回来测量地球自转影响，所得结果和爱因斯坦给的公式矛盾。宋健说，关于GPS 能否检验收缩因子的存在这个问题，至今使研制GPS 的人头痛。航天部门林金教授已多年研究此问题，目前还介入指导中国的GPS 研制 可惜我们对加速器太不熟悉了，过去去过北京高能所，但是那里面始终对不上口，找不到合适的人商量，很想找一些搞加速器的商量这些关于束流，焦点，截面控制等细节，其实这些大多是工程技术，也不算物理理论，最近，原来电子所后来在传媒大学搞超光速的黄志洵教授把这一套方法写了一篇文章在前沿科学发表，并且提出了用截止波导的办法来给电子加速。 裴元吉教授原来说三个月拿出方案，但是三年后他说还比较难，牵涉到降低Q值和增加灵敏度，现在已经过去八年了。他也一直很忙，每个月在北京来跑项目，他说他实际上顾不上花很多时间来办这件事情。我对这事情实际也不着急。等着，总有一天，瓜熟蒂落。 我们现在寻找的是如何在现在我们了解的电子加速器里面，把给电子加速输运的能量都小于或等于光速，变成稍微大于光速的，在不做过大改动情况下改变加速器本身的原因带来的限制。附件附上原来电子所研究员黄志洵的文章，他和电子所的宋文淼教授都支持我的想法，黄志洵教授还把这个问题更详细的阐述了一下。这就是他的文章，我们只贴出了一小部分，原谅为了省时间，里面的公式使用了matlab里面的写法，祥细文章十几页，见附件。 题目：电子加速器超光速新方案 黄志洵 * （中国传媒大学信息工程学院，北京 100024 ） 摘要： Einstein 的理论并非神圣不可侵犯，超光速将开启新物理学的大门，而自 1955 年以来一系列理论与实验研究企图发现超光速现象，多个实验显示超光速是可能的。本文在回顾 1955 年至 2009 年的研究后，得到“超光速是可实现的科学陈述”的结论。因此，狭义相对论关于“没有可以超光速行进的事物”的说法归于无效。 飞出太阳系是人类长久以来的理想，飞行速度最好达到光速或超光速。当然这很难做到，但也不是绝对不可能。 1947 年超声速飞机试飞成功突破了“声障”一事已成历史，而可压缩流力学似可用到超光速研究中来，即以空气动力学成就作为突破“光障”的参考。 从理论上讲研究“量子超光速性”是很重要的，具体包含两个方面：量子隧穿及量子纠缠态，它们分别对应小超光速（ V/C5 ）和大超光速（ V/C10 4 ）。现时的超光速研究可考虑用圆截面截止波导（ WBCO ）来改造直线加速器，再检验电子的运动；亦即用量子隧穿以实现超光速，而在经过势垒之后波和粒子的能量减弱。这与突破声障的情况（例如 Laval 管）相似。 为了研究飞船以超光速作宇宙航行的可能性，必须尝试使中性粒子（中子、原子）加速运动并达到高速。然而现实是不存在中子加速器，因此发现以超光速运动的电子（奇异电子）是科学家不妨一试的实验课题。从波动力学和波粒二象性的观点看，“群速超光速”在实验中取得了广泛的成功，预示着粒子形态的电子以超光速运动的可能性存在。但后者与前者一样必然是“小超光速”。这正好体现了电磁作用的传递速度（电磁波本征速度）仅为光速的事实，亦即无论波动或粒子的运动都只能在特殊条件下比光速 稍快。 关键词： 超声速；超光速；量子超光速性；直线加速器；截止波导；奇异电子 1 引言 超光速研究的意义可从几方面说明。首先，现在的航天、宇航活动（太阳系内的飞行叫“航天” space flight ，飞出太阳系的飞行叫“宇航” astronautic ）中，宇宙之大使人们觉得光速（ ）实在是太慢了。例如 2003 年 1 月美国航天局（ NASA ）与 1972 年发射的《先驱者 -10 》探测器（迄今唯一飞出太阳系的人造物体）联系的时间竟然长达 11h ，传达指令和通信不能及时完成。相对论不仅认为物体的运动速度不能超光速，信号传播也不能超光速；但在量子理论中却无此限制。 2008 年 8 月 14 日《 Nature 》发表了瑞士科学家的实验结果 ，证明量子纠缠态的传播速度是超光速的，即 C V 无穷 。我们认为这项研究很重要。为了把信号速度、信息速度、物理作用速度联合起来研究， 2004 年笔者提出了一个新概念“广义信息速度” (GIV) 。 其次，航天专家已开始思考人类以超光速作宇宙航行的可能性 。 2007 年 12 月 26 日宋健院士在致谭暑生教授的信中写道 ：“说‘光速不能超过’使航天人很不安。有人讲：‘逛遍太阳系后我们无事可做了’，怎么‘宇航’？……如果宇宙中没有其他传播速度大于 VC 的相互作用，讲‘尺缩、时长’也许成立。如果今后发现有，那么以 C 去推论宇宙属性就会动摇。…… SR 没有提出可信的理由禁止飞船越过光障。从逻辑推理看，尺缩、时长、质增都是视现象。” 再次， 2010 年 2 月美国国防部导弹防御局的大飞机携带的高能激光器击落了一枚飞行中的弹道导弹，实现了以光速 C 摧毁几百公里外的动态目标，是一个武器光速化的典型事例。这就使我们联想到未来出现超光速武器系统的可能性，虽然今天看来如同科幻小说。 最后，超光速研究将促进波动力学和粒子物理学的发展，特别是可能导致新学科（近光速力学、超光速力学）的建立，从而开启新物理学的大门。 但是，作为脚踏实地的科学家，我们还是要从基础性的研究工作做起；这就是写作本文的初衷。 2 突破“声障”带来的启示 第一架超声速飞机成功实现超声速飞行是在距今 63 年前（ 1947 年），这表示人类建造的飞行器突破了“声障”（ sonic barrier ）。假如声障至今还未突破，物理学家会不会认为仅为几百 m/s 的声速是运动速度的上限？这样讲显得荒唐可笑，但从逻辑上讲并非不可能发生。现在有必要回顾突破声障的历史，看看对今天的超光速研究（即以突破光障 light barrier 为目标的努力）带来怎样的启示。 如所周知，声波是微弱扰动波的一种。在不可压缩流体中，微弱扰动的传播速度是无限大；这是因为这种流体可视为刚体，扰动传播不需要时间。实际的气体是弹性介质，是可压缩流体，传播速度是有限值。为了便于作比较研究，规定声速为 C ，则有 C=sqrt（hRT） (1) 由于h 、R 的变化区间不大，决定音速大小的主要因素是空气的温度 。例如在海平面、T =288K 时，C =341m/s ；而在高空（距地表 10km ）、T =223K 时，C =300m/s 。故声速不是常数，在不同高度并不相同。作为气流速度 与当地声速 的比值的 Mach 数（M =V/C ），相同的M 值并不表示相同的V 值。 所谓“突破声障”是指飞机实现超声速（M 1 ）飞行，这是在 1947 年 10 月 14 日，当时美国 X-1 火箭动力研究机达到速度 =1078km/h ，对应 =1.105 。 1954 年 2 月 28 日，美国 F-104 战斗机原型机试飞，达到声速的 2 倍（M =2 ）。 真空中光速C =299792458m/s ，约为 341m/s 的 8.8 × 10 5 倍。如此之大的差距，再加上真空中光速C 是基本物理常数之一（声速却不是常数），把两个领域（声学、光学）的事情放到一起，似乎没有可比性。但波动力学的发展却告诉我们相反的结论 。 1759 年 L.Euler 首次得到了 2 维波方程，是对矩形或圆形鼓膜振动的分析；以f (x，y，z，t ) 代表膜位移,C 是由膜材料和张力决定的常数，他得到: diff(f,x,x)+diff(f,y,y)=1/c^2*diff(f,t,t) (此处公式采用maple写法，diff代表微分) 在他的论文（“论声音的传播”）中进一步分析得到了 3 维波方程 lapulace（f） =a^2*diff(f,t,t) (2) 式中laplace =diff(,x,x)+diff(,y,y)+diff(,z,z). 而f 是振动（力学振动或声学振动）变量。故从一开始波方程（ wave equations ）就是横跨力学、声学而发展的，对数学家而言声学和力学的边界是模糊的。由于光的电磁波本质，声学与光学的关系，可理解为声学与电磁学的关系。从 Maxwell 方程组出发得到的波方程为 lapulace（psi） =1/a^2*diff(psi,t,t) (3) 式中a =1/sqrt(epsilon*mu) ，而epsilon,mu 是波传播媒质的宏观参数。 (3) 式与 (2) 式的一致性说明，波动过程有统一的规律存在 。因此，尽管声波的传播速度与光波的传播速度数值上相差巨大，但从数学上和物理上对“突破声障”和“突破光障”作比较研究仍是可能的和有意义的。在以后的论述中我们将不断把空气动力学方程与电磁学方程作比较。 静电场是最基本的场；任何静电荷产生的电场的旋度为零，静电场是无旋场。在体电荷密度为零的区域电位函数满足 Laplace 方程。在空气动力学中，研究流体运动时使用两个基本函数，即位（势）函数 和流函数 ；当气流速度低时平面流动中视气流密度 为常量，并以 Laplace 方程描写 2 维流动 diff(phi,x,x)+diff(phi,y,y)=0 （4） diff(psi,x,x)+diff(psi,y,y)=0 (5) 这是不可压的无旋流方程，它们是 2 阶的线性微分方程。如气流速度增大，到一定程度 应视为变量，可压缩流体作平面无旋流动时的基本方程为 （1－Vx^2/C^2)*diff(phi,x,x)-2VxVy/C^2diff(phi,x,y)+(1－Vy^2/C^2)diff(phi,,y,y)=0 (6) （1－Vx^2/C^2)*diff(psi,x,x)-2VxVy/C^2diff(psi,x,y)+(1－Vy^2/C^2)diff(psi,,y,y)=0 (7) 显然，若C →infinit ，方程退化为较简单的 Laplace 方程，此即不可压流体的情形。我们注意到， 虽然出现了因子(1-V^2/C^2) ，但并未出现“声速C 不能超过”的情况。 (1-M^2)diff(phi,x,x)+diff(phi,y,y) (8) 线化过程中限定 不能太大，即不是高超声速流；亦不能是跨声速流。我们注意到，在亚声速流场上,M 1,(1-M^2)0 ，方程是椭圆型的；其性质与不可压流的 Laplace 方程基本一样。然而对超声速流场而言,M 1,1-M^20 ，方程成为双曲型的，情况有很大变化。总之，描写亚声速、超声速的运动方程是不同类型的。而对描写跨声速流动的运动方程而言，是混合型、非线性方程，求解析解十分困难。这样就出现了“计算流体力学”，它与我们熟悉的“计算电磁学”十分相似，所用的方法（如有限元法、有限差分法）也是相同的。 所谓声障是指飞行器的速度曾长时间在亚音速（M 1 ）的水平上徘徊，以声速（M =1 ）飞行的企图遇到了实实在在的困难。早期的飞机速度慢，按不可压缩流体处理空气动力学问题便可满足要求。当M ≥ 0.4 ，可压缩效应渐显，接近声速(M → 1 ）时机头前空气密度急剧增大。当M =1 ，流体中的扰动相对于飞机已不传播，而是集中形成波面；机头与前面空气相遇时强烈压缩，密度剧增形成无形的墙（激波），造成的阻力称为波阻。它消耗发动机功率约 75% ，带来很大困难。这时需要发展“近声速空气动力学”和“超声速空气动力学”。 20 世纪 20 年代、 30 年代都有关于跨声速流动的理论研究，决定性的进展却是在 40 年代。 1945 年美国科学家提出了后掠翼理论，对克服激波影响的效果是把飞机速度提高到近声速。克服声障的努力是科学家、工程师、设计师协力进行的，从理论研究到超声速飞行成功，科学界与航空工程界联合攻关仅用了约 20 年时间。可以说是“还没有来得及争论不休”，突破声障就成功了！很明显，所谓“突破”包含两个方面——能否突破和如何突破。回顾历史，在这两方面突破声障的过程都给我们深刻的启示，留下了宝贵的经验。在空气动力学中，可压缩流体的速度势的波方程，经过线性化和无量纲化的形式为 (1-b^2)diff(phi,x,x)+diff(phi,y,y) =diff(phi,t,t) (9) 这里我们用符号b 取代符号M ，是为了把相对论与空气动力学作比较。上式表示，从本质上讲波动力学的基本操作是对微分方程的辨识和求解。钱学森（ 1911-2009 ）和 T.von Kármán （ 1881-1963 ）一起，在 20 世纪 30 年代最早提出了高超声速流的概念，为飞机克服热障、声障提供了理论依据。他们的理论应用于高亚声速飞机的设计；实际上是在亚声速区域内把小扰动理论向非线性有所推进，虽然不能用于超声速问题的计算，但避免了奇点——在 = 时不会出现无限大质量密度。这叫虚拟气体的切线方法，实际上是一种非线性可压缩流的形式。它在今天仍有参考价值。宋健院士和清华的白同云教授在香山会议上已经把这个式子当作超光速的质量能量关系拿出来，当然他们还有别的说明方法，但是我觉得可压缩性质才是最本质的。

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RHIC和LHC为何选取Au和Pb原子核作为碰撞核

kathm 2013-12-24 21:04

选用Au做碰撞核: 1.容易剥离核外电子 （先吸收电子，形成满价带，再一层层的剥离） 2.自然界没有金的同位素，好提纯 Pb比Au的优势：液滴模型，Pb是球体，Au是圆盘

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[转载]PHILIPS SL-18医用加速器钛泵保护电路设计

chvacuum 2013-10-31 11:44

　　我院PHILPS SL- 18 医用直线加速器1995 年装机使用，2006 年发现加速器微波束流系统中飞行管的靶区有漏点，导致 真空度 下降，靶端 钛泵 发热。因更换飞行管价格昂贵，所以我们采取 真空密封 胶堵漏方法修复。由于靶区处于高能射线和高温环境，真空密封胶使用6~ 8 个月后极易老化失效，原漏点再次泄漏后，立即破坏加速器微波束流系统真空。SL- 18 医用直线加速器枪端、靶端两个钛泵分别由两台输出直流7 kV 高压的钛泵电源供电，钛泵电源本身无过流保护功能，当加速器微波束流系统真空度过低时，如果加速器处于关机状态，操作人员无法根据加速器控制系统的真空度提示切断钛泵电源，短时间内总价值27 万多元的2 个钛泵很快因过流过热烧毁。真空技术网(http://www.chvacuum.com/)为防止烧毁钛泵，2007 年我们设计安装了加速器钛泵保护电路，使加速器在微波束流系统真空突然下降、钛泵温升达到设定值时，自动切断长延时UPS 对两台钛泵电源的供电，使钛泵停止工作，有效保护钛泵的安全，同时发出声光报警信号。 1、电路设计 　　元器件选择: 东崎T℃7 型温度控制器，Cu100型热电阻式温度传感器Rt，JZ7 型中间继电器J1，声光报警器 2、工作原理 　　由于我院加速器真空泄漏出现在飞行管靶区附近，靶端钛泵首先过流发热，所以我们将温度传感器Rt 置于靶端钛泵外壳，信号线A、B 连接到温度控制器T℃7 、 、三脚，温度控制器T℃7 交流220 V 工作电压由lx、ly二脚输入，温度控制器T℃7 交流220V 控制电压由ly、l~二脚输出。我们根据钛泵过流发热特性设定40 ℃ 时触发温度控制器T℃7 输出~ 220 V 控制电压，启动声光报警器工作，同时对中间继电器J1 线圈加电，中间继电器动作，常闭触点J1- 1、J1- 2 断开，切断UPS 电源对靶端钛泵电源和枪端钛泵电源的供电，使两个钛泵停止工作，防止其过热损坏。考虑到钛泵长时间不工作会引起微波束流系统真空度下降，我们设定靶端钛泵外壳温度下降到28 ℃ 时，温度控制器T℃7 动作，停止输出~ 220 V 控制电压，中间继电器释放，常闭触点J1- 1、J1- 2 闭合，UPS 电源对靶端钛泵电源和枪端钛泵电源恢复供电，两个钛泵重新工作，以便维持微波束流系统尽可能高的真空度。 原文阅读： http://www.chvacuum.com/pumps/gas/titanium-pump/104427.html

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澳大利亚墨尔本国家同步加速器见闻（多图）

热度 2 minnongda 2013-4-27 22:12

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是否建设正负电子对撞机：杨振宁PKl李政道

xcfcn 2013-2-20 20:57

邓小平与新时期中国基础科学研究 朱薇 1978年的3月，规模盛大的全国科学大会在北京隆重举行。邓小平在开幕式上旗帜鲜明地宣布了“科学技术是生产力”、“四个现代化的关键是科学技术现代化”、“知识分子是工人阶级的一部分”这一系列振聋发聩的著名论断，宛如一股清泉注入了科学工作者久已干涸的心田。86岁的中国科学院院长郭沫若，以其诗人般的激情欢呼着“最灿烂的科学的春天到来了”！自此，我国科学技术事业开始进入了一个全新的发展时期，而与此相适应的基础科学研究也获得了又一次新生。 一 新中国成立后，以毛泽东、周恩来为代表的党的第一代领导集体，就已经注意到基础科学研究对于科学技术长远发展的重要作用，并将其提到巩固社会主义制度的战略高度。1956年，周恩来主持制定了《1956～1967年科学技术发展远景规划》，把“自然科学中若干重要的基本理论问题”列入这一时期科学技术发展的12个重点。1962～1963年，周恩来、聂荣臻等又主持编制《1963～1972年科学技术发展规划纲要》，其中仍将“加速发展基础科学”定为未来科技发展的五大目标之一。1949～1966年，我国基础科学研究从无到有、从小到大，取得了包括人工合成结晶牛胰岛素等居世界领先水平的科研成果，为之后科学技术事业的发展和国家各方面的建设打下了良好的基础。 然而，“文化大革命”开始后，基础科学研究同我国其他各项建设事业一样，受到“左”的思想的严重干扰和破坏。尽管当时主管文教工作的周恩来等对此做了一定程度的抵制和积极的纠正，但是基础科学从理论到实验都受到了错误的否定和批判，成为“文化大革命”的“重灾区”，新中国成立以来我国基础科学和世界先进水平已经缩小的差距这时反而拉大了。 1975年中共十届二中全会和四届全国人大一次会议以后，邓小平接替病重的周恩来主持国务院工作，开始了国民经济的全面整顿。在对铁路、煤炭、钢铁等行业的整顿开始后，他又把目光转向了科技界。7月，邓小平派胡耀邦、李昌、王光伟等到中国科学院主持工作，并要求他们提出整顿科学院工作的意见。在认真调查研究和广泛座谈的基础上，第一稿题为《关于科技工作的几个问题（汇报提纲的讨论稿）》于8月11日完成。后邓小平又委托胡乔木主持修改“汇报提纲”。在与胡乔木多次讨论、交换修改意见后，“汇报提纲”四易其稿，报送国务院审议，而题目为《科学院工作汇报提纲》的第六稿则直接报送毛泽东。在这个充分反映邓小平整顿与发展科技事业指导思想和方针政策的文件中，“大力发展基础科学研究”与“积极承担国民经济和国防建设中若干综合性的重大科研任务”、“开辟一批新兴的科学技术领域”并重，一起作为科学院未来十年的基本任务。这个文件还引用了毛泽东关于基础理论研究的若干重要论述，强调科学实验在建设社会主义强国中的战略地位和作用。 很可惜，“汇报提纲”最终因邓小平主持的1975年整顿的中断而没有批发下来，甚至与《论全党全国各项工作的总纲》及《关于加快工业发展的若干问题》一起，被“四人帮”说成是“三株大毒草”而遭到批判。 针对“四人帮”以哲学代替自然科学的教条主义和以生产斗争代替科学实验的实用主义，邓小平在整顿时期还多次强调要重视基础科学研究。1975年7月9日，他在与胡乔木、吴冷西等阅读并讨论拟编入《毛泽东选集》第五卷的《论十大关系》讲话整理稿时说：“在自然科学研究中，现在对基础理论不重视，只搞应用研究，这样要赶超世界水平不行。” 9月16日，毛泽东在《化石》编辑部写给他的反映办刊困难和科学院情况的信上加写标题：“一封诉苦的信”，并批示印发在京各中央委员、中央候补委员。毛泽东的批示使邓小平很受鼓舞，立即认为“这表示主席对基础理论科学的重视”。 （p.100）9月26日，邓小平听取胡耀邦等汇报科学院工作和讨论“汇报提纲”，再次提出对基础理论要恢复名誉。教育部部长周荣鑫在教育部传达邓小平讲话精神时说：“对理论要恢复名誉是什么意思呢？就是老批‘基础’，批周培源的文章，把基础理论批臭了，基础理论搞不起来了。只搞应用科学，不搞基础科学要吃大亏。” 邓小平在1975年短暂复出前后，对于基础科学重要性的认识以及在固有体制范围内以期改变所做的微调尝试，是其在新时期重视加强基础科学研究的思想起点，也为“四人帮”禁锢下步履维艰的我国基础科学研究注入了一丝活力和希望。 二 粉碎“四人帮”以后，邓小平刚开始恢复工作，就立即“自告奋勇管科学、教育” （p.339）。基础科学的重要性和发展的急迫性在这一时期得到充分的肯定和强调。1977年9月26日，邓小平在人民大会堂会见欧洲核子研究中心主任阿达姆斯。当客人提到：“如果不从基础理论做起，你们只能在别人后面走路，只能仿照别人”时，邓小平明确表示：“‘四人帮’不重视理论的东西，洋奴哲学，爬行主义，不重视理论才是真正的爬行主义，跟别人的脚印走，脚印都跟不上。”①1978年3月18日，邓小平在全国科学大会开幕式上再次论述了基础科学的重要性：“不论是现在或者今后，还会有许多理论研究，暂时人们还看不到它的应用前景。但是，大量的历史事实已经说明：理论研究一旦获得重大突破，迟早会给生产和技术带来极其巨大的进步。” 不仅如此，邓小平还积极地为基础科学研究在新时期的发展提供制度和政策上的保障。基于其“我总觉得科学、教育目前的状况不行……不管采取什么组织形式，都要搞统一规划” （p.52）的考量，1977年6月20日至7月7日，邓小平指示中国科学院副院长方毅召开了科学院工作会议。这在当时国家科委还没有成立的情况下，实际上是一次全国的科技工作会议。与会人员不仅包括科学院所属单位负责人，还包括中央各部门和各省、市、自治区科技部门的负责人。这次会议讨论制定了并经邓小平同意的《1979～1985年中国科学院发展规划纲要（草案）》，其中提出包括分子生物学在内的五个重点科研项目以及高能加速器、重离子加速器和大型受控热核反应实验装置三项重大科学实验工程。 这些规划得到了很好的落实，仅1979～1980年间，“基础研究方面，在人工合成转移核糖核酸半分子、天花粉结构、固氮酶催化活性中心结构模型、大地构造断块学说、古生物环境控制和古生物地域分异理论等方面，都获得较大进展”。 （p.83） 1977年九十月间，邓小平又指示中国科学院召开全国自然科学学科规划会议，分别制定了数学、物理学、化学、天文学、地学、生物学六大基础学科和各分支学科以及有关新兴学科的规划。会议还提出了《1978～1985年全国基础科学规划纲要（草稿）》，明确未来三年、五年、八年的阶段性目标，满怀欣喜地展望：“到本世纪末，基础科学各分支学科要大部分或绝大部分接近当时世界先进水平，有相当部分赶上当时世界先进水平，个别学科要居于领先地位。” 1979年1月4日，中共中央批转了该规划纲要，并在批示中特别指出：“四个现代化的关键在于科学技术现代化。基础科学是整个科学技术发展的基础，不论是从当前还是从长远考虑，不搞基础科学是不行的。” 1977年12月至1978年1月，刚成立不久的国家科委立即根据邓小平的指示召开全国科技规划会议，编制了包括基础科学和技术科学两大部分共27个方面、108个项目的《1978～1985年全国科学技术发展规划（草案）》。1978年8月20日，邓小平批准同意该规划并转送中央政治局各同志。其中，被确定为八个影响全局的带头学科的高能物理和空间科学在这一时期发展迅速。 在邓小平的关注下，基础科学研究在新时期整个国家的科学技术事业中得到了通盘考虑和持久重视。1981年4月16日，中共中央、国务院转发国家科委党组《关于我国科学技术发展方针的汇报提纲》。在这个新中国成立以来第一个比较系统和完整的科技发展方针中，明确了“保证基础研究在稳定的基础上逐步有所发展”。1982年，中共十二大报告重申要“重视基础科学的研究”。1985年，《中共中央关于科学技术体制改革的决定》再次强调要重视有应用前景的基础研究，要根据财力支持对“一时看不出应用前景，但对认识自然现象、自然规律确有价值的工作”，并且明确提出“主要靠国家预算拨款”，从而解决了基础科学研究经费来源的后顾之忧。 随着科技体制改革的有力推动，我国科学技术发展在20世纪80年代末90年代初逐步形成了面向经济建设主战场、发展高技术及其产业、加强基础性研究三个层次的纵深部署，构筑了新时期科技发展的战略框架。 三 邓小平选择高能物理和高能加速器研制工作作为突破口，同时在重大科研基础工程、研究队伍、经费保障、对外交流与合作等方面为新时期中国基础科学研究做了很多有益的探索，贡献卓著。 第一，邓小平积极推动和促成了包括高能加速器、串列静电加速器、遥感卫星地面站等一批重大基础科学研究设施的建立。其中，最主要的是领导创建了我国第一座高能加速器——北京正负电子对撞机。1977年，刚开始主管科技工作的邓小平，就把注意力放在了高能物理和高能加速器的研制工作上。他频频会见海内外物理学家、高能加速器专家，广泛征求意见，权衡利弊，坚定了及早动手建造高能加速器的决心。“建造加速器很花钱，又费时间，但是从长远来看，很有意义，应及早着手。可以通过加速器的研究带动其他方面的研究和工业生产。” 他还表示自愿充当工程项目的“吹鼓手”，帮助解决后勤问题。当有关部门因对加速器缺乏了解，担心工程建设对城市有污染而迟迟不予批准时，邓小平果断地说：“前年我到法国去，参观了他们的原子能发电站，干净得很，不存在什么污染问题。这件事现在不要再拖了。我们下命令，立即开工，限期完成。” （p.32） 1980年，以400亿电子伏特质子加速器为代表的加速器工程刚刚准备动工，正赶上国民经济的调整时期而面临着下马的困境。邓小平力排众议，坚定地认为“此事影响太大，不能下马，应坚决按原计划进行”。 （pp.154，155）然而，1981年初科技界又传来了不同的声音。以聂华桐为代表的14位美籍华人科学家给邓小平写信，对中国决定建造高能加速器持保留意见，希望中国领导人在科技政策的轻重取舍上有所调整，并建议国内科技界对建造高能加速器问题进行深入的论证。这封信引起了邓小平的高度重视，他在信上批示：“这个问题值得重视，我过去是积极分子，看来需要重新考虑，请方毅同志召集一个专家会议进行论证。” （p.163）随即，主管科技工作的国务院副总理方毅就此问题组织专家学者广泛讨论，充分论证。1981年12月5日，中国科学院负责人李昌、钱三强等在科学界论证的基础上，结合当时我国的财力和工业技术能力，在给邓小平的《关于调整高能物理实验设备——高能加速器建设的请示报告》中提出：放弃本来打算在1987年前建成我国第一台500亿电子伏特质子同步加速器的方案；建造花钱较少但同样在物理、化学、生物、天文等领域有广阔应用价值的2×22亿电子伏特的正负电子对撞机。邓小平22日作出批示：“这项工程已进行到这个程度，不宜中断，他们所提方针，比较切实可行。我赞成加以批准，不再犹豫。” （p.167）正是邓小平的这一果断决策，结束了我国重要基础科学研究之一的高能物理多年徘徊不前的局面。 之后，邓小平亲自为对撞机工程建设点将，派曾参与“两弹”研制组织领导工作的谷羽具体负责；他拨冗参加工程奠基仪式，并为奠基石亲笔题词：“中国科学院高能物理研究所北京正负电子对撞机国家实验室奠基”；他从一开始就明确了工程建设“不要各自为战，要协调起来打歼灭战”的组织原则；他积极关注工程的质量问题，强调“要一个关一个关去攻破”；他十分关心工程的进展，仔细阅读每一期《情况简报》；他始终确保工程建设的每一笔开销，多次表示“经费不用担心”，“这钱得花”。每当工程进展遇到困难，邓小平都给予明确而坚定的指示，帮助解决工程进展中的难题，确保工程优质、高效、顺利进行。 他还委托华人物理学家丁肇中代为培养了近百名高能对撞机研究骨干，为工程建成后的运行实验提前准备了必要的人才。 1988年10月16日，北京正负电子对撞机首次对撞成功，为我国粒子物理和同步辐射应用研究开辟了广阔的前景，标志着我国已在国际高能物理领域占有一席之地。24日，邓小平兴高采烈地来到对撞机实验室，与参加工程建设的代表见面，并发表了热情洋溢的讲话。 第二，邓小平在这一时期巩固和发展了基础科学研究的队伍。他积极关怀和支持博士后制度的创立和发展。1984年，CUSPEA学生（即由华人物理学家李政道组织的，通过中美物理联合考试录取中国赴美留学的研究生）经过几年学习后，陆续回国。为保证科研流动性，培养他们的独立工作能力，李政道向邓小平提出了在国内培养博士后和建立博士后流动站的建议。邓小平在详细了解了“博士后”、“流动站”这些在国内来说还是新鲜的名词后，指出：设立博士后流动站，是一个新的方法，这个方法很好。培养和使用相结合，在使用中培养，在培养和使用中发现更高级的人才。他还表示在今后“要建立成百成千的流动站，要成为制度。主要是先定点，定了点后拨款，盖房子，买些必要的设备。看准了要行动”。 1985年，集中于理学等基础学科的十个博士后流动站开始设立。邓小平责成有关部门拨专款2000万元，建造了一批博士后公寓和建立博士后基金，同时还确定了为博士后提供日常经费的制度，从而为新时期我国基础科学研究培养了强大的后备军。1990年，中国博士后科学基金会成立，邓小平欣然为基金会题写会名。 邓小平还从学术和生活上关心以陈景润、杨乐、张广厚为代表的一批优秀的基础科学研究人员。他为被“四人帮”诬为“白专道路典型”的青年数学家陈景润平反，认为“这些人还有点成绩，这究竟算是红专还是白专？像这样一些世界上公认有水平的人，中国有一千个就了不得”，“中央表扬了这样的人，对他们应该爱护和赞扬。” （p.14）因在函数领域取得世界领先水平的成果，中国科学院数学研究所的两位研究实习员杨乐、张广厚也引起了邓小平的注意。他多次谈到：“张广厚、杨乐、陈景润都可以当教授，一方面搞科研，一方面做实际工作。” （p.95）1977年11月22日，邓小平在中国科学院党组报送的关于“提陈景润为研究员，提杨乐、张广厚为副研究员，每月各津贴50元”的请示报告上批示：“拟同意，对他们还可以在住房等问题加以帮助。”①正是这些细致入微的关怀，解决了基础科学研究者的后顾之忧。 邓小平还明确提出高等学校、尤其是重点院校应该成为基础科学研究领域除中国科学院之外的又一支生力军。“文化大革命”中，高等学校的科研和教学几近瘫痪。邓小平在1977年科学教育工作座谈会上就急切地指出：“我们不是讲科学划分为基础科学和应用科学吗？生产部门也会有搞基础的，但着重于应用；科学院和大学重点放在基础方面，也要有应用，特别是工科院校”，“高等学校，特别是重点的高等学校，刚才说了应该是科研的一个重要方面军，这点应该定下来”。②在这一思想的指引下，历经30余载，高等学校现已发展成为集中全国1/3的基础研究经费和大部分基础研究人力资源的比较完整的多学科的基础科学研究体系。 第三，设立国家自然科学基金是邓小平推动基础科学研究发展的一个重大战略决策，也是我国运用科学基金资助基础研究的成功实践。1981年5月13日，在中国科学院第四次学部委员大会上，邓小平认真听取了89位学部委员关于设立自然科学基金的建议。1982年，面向全国的中国科学院科学基金设立，开始了科学基金制的探索。1985年，李政道从重视和加强基础科学人才的角度，再次向邓小平建议中国应建立国家科学基金委员会，并应该完全用在基础研究和应用基础上，且由第一流科学家负责。邓小平当即指出：这是一个新方法，我们没有经验。但只要是新的事物，管它对不对，管它成功不成功，试验一下。 （p.202）20世纪80年代中期，正是国家紧缩编制、精简机构的关键时期，然而正是在邓小平的赞许和积极推动下，国务院经过慎之又慎的考虑，最终于1986年2月14日正式批准成立国家自然科学基金委员会，从而保证了新时期基础科学研究稳定均衡可持续地发展，使得一批从事基础研究的中青年科学家脱颖而出。 第四，新时期我国基础科学的国际交流与合作起步早、成效好，这也是与邓小平的努力分不开的。1979年邓小平访美，开启了中美政府间包括高能物理等基础科学在内的交流与合作的大门，中美两国签署了《中华人民共和国国家科学技术委员会和美利坚合众国能源部在高能物理领域进行合作的执行协议》，为我国基础科学从封闭走向开放创造了良好的国际环境。根据该协议，邓小平还批准了在中美两国各自成立“高能物理、核物理、等离子体物理科学技术交流委员会”，负责两国在上述基础科学领域合作的人员交流，协助解决在设备研制、仪器及元器件购买等方面的问题。1979年6月11日，邓小平会见了中美高能物理联合委员会第一次会议的美方成员，听取他们介绍美国高能物理发展情况和对中国高能物理发展的建议，邓小平表示：“我们科技发展耽误了十一二年，现在才进行了两年。我们自己觉得还是有希望的，但要建立在善于学习的基础上”，“可能在一个相当的时间内，主要是向你们学习”。 （p.131） 在如何学习方面，邓小平提出了“一是要派人出去学习，二是要请人来讲学” （p.32）的指导思想。1977～1978年，邓小平先后会见了丁肇中、李政道、杨振宁、吴健雄、袁家骝等海外著名科学家，一方面诚挚地邀请他们回国访问、讲学、考察，另一方面希望他们支持帮助开辟最初的留学渠道。之后，丁肇中所在的德国汉堡电子同步加速器中心、杨振宁所在的美国纽约州立大学石溪分校陆续资助和接受我国物理学方面的研究生和科研人员，李政道则组织美国60多所一流学校联合在我国招考物理博士研究生（即CUSPEA），10年间培养了包括物理、生物、化学等学科在内的915名学生。1978年6月23日，邓小平在视察清华大学时提出了当年向国外派出3000人、次年派出1万人的建议，他说：“我赞成增大派遣留学生的数量，派出去主要学习自然科学。要成千上万地派，不是只派十个八个。请教育部研究一下，在这方面多花些钱是值得的。” 国家随即作出了扩大派遣留学生的决策。在邓小平的努力下，我国基础科学研究的国际交流与合作为整个科技事业的对外开放打下了基础，从此，国际学术交流与科技合作向着多形式、多渠道、多层次的方向纵深发展。 四 1883年3月，恩格斯在马克思墓前曾发表讲话：“在马克思看来，科学是一种在历史上起推动作用的、革命的力量。任何一门理论科学中的每一个新发现，即使它的实际应用甚至还无法预见，都使马克思感到衷心喜悦” 。新时期邓小平重视发展基础科学研究的思想，显然是对马克思这一“衷心喜悦”的继承和发扬，又与毛泽东重视科学实验、关注国内外基本粒子、天体演化以及生命起源三大基础理论并从哲学高度精辟论述，与周恩来“必须把基础科学和理论研究抓起来，同时又要把理论研究与科学实验结合起来” 的明确指示一脉相承。 邓小平在新时期对基础科学研究的重视和推动是其“科学技术是第一生产力”思想的重要组成部分。在邓小平看来，科学技术不仅包括“必须在世界上”“占有一席之地”的“高科技”，包括面向国民经济建设主战场、讲究直接经济效益的应用科学和工程技术，还包括关系着国家长远利益、关系着经济建设可持续发展的基础科学。正是这一全面深刻的认识，使得我国基础科学研究较早走出了“文化大革命”阴影，并在新时期迎头追赶，为20世纪90年代乃至21世纪以“国家重点基础研究发展计划”（“973计划”）为代表的基础科学研究的蓬勃发展打下了良好的基础。 诚然，新时期中国基础科学与应用科学、技术科学相比，在一定程度上依然存在着国家投入少、发展不平衡的状况，但这需要客观分析。邓小平处在拨乱反正、百废待兴的关键时期，历史赋予他的首要任务是如何使科学技术尽快物化为生产力、提高人民生活水平，这就势必造成他对于基础科学的重视是在更加重视面向经济建设主战场的技术科学情况下的一种兼顾。另一方面，从客观上说，在邓小平所处的改革开放初创阶段，国力有限，基础科学研究的各个方面都要求有太大的发展是不切实际的，只能有重点地给予支持。 随着生产力的发展和我国综合国力的增强，如何通过大力发展基础科学研究实现社会经济的可持续发展，则成为摆在邓小平之后的国家领导人面前的首要任务。而邓小平时代不断积累的人力和物力资源，也为此时大规模地开展基础科学研究提供了广阔的平台和坚实的基础。 《胡乔木传》编写组：《邓小平的二十四次谈话（1975.1～1976.1）》，《中共党史资料》2004年第2期；刘仓：《改革以前的中国共产党与自然科学基础理论研究》，《当代中国史研究》2006年第5期。 《邓小平年谱（1975～1997）》上，中央文献出版社2004年版，第66页。 《1975年8月9日周荣鑫在钢铁学院汇报时的讲话》，转引自张化《1975年教育界的斗争》，《中共党史资料》1999年第2期。 《邓小平文选》第2卷，人民出版社1994年版，第87页。 路甬祥：《邓小平与中国科学院》，江西教育出版社1999年版，第65页。 《全国自然科学学科规划会议在京举行》，《人民日报》1977年11月18日。 《建设有中国特色社会主义理论形成发展大事记（之一）》，《中共党史资料》1994年第3期。 中共中央文献研究室编《新时期科学技术工作重要文献选编》，中央文献出版社1995年版，第148页。 科学技术部、中共中央文献研究室编《邓小平科技思想年谱（1975～1994）》，中央文献出版社、科学技术文献出版社2004年版，第44页。 柳怀祖：《小平同志与北京正负电子对撞机》，《春天长在，丰碑永存》，科学技术文献出版社2004年版，第301～303页。 《邓小平年谱（1975～1997）》下，中央文献出版社2004年版，第976页。 《邓小平年谱（1975～1997）》上，第331页；路甬祥：《邓小平与中国科学院》，第161页。 《马克思恩格斯全集》第19卷，人民出版社1963年版，第375页。 《周恩来年谱（1949～1976）》下，中央文献出版社1997年版，第549页。 （作者简介：朱薇，助理研究员，中共中央文献研究室，100017） （来源：《当代中国史研究》2009年第1期） http://www.wxyjs.org.cn/dhgjzyldryj_558/201210/t20121031_135508.htm 对撞机工程建设的前前后后 １９９０年８月，第２５届国际高能物理会议在新加坡召开。中国科学院高能物理研究所副所长郑志鹏应邀在大会上作报告，他的报告受到与会代表的热烈欢迎。会议执行主席、诺贝尔物理学奖获得者、美国斯坦福直线加速器中心主任里克特教授评论说：这是一个新的高能物理实验室——北京正负电子对撞机国家实验室，第一次向世界宣布他们的实验数据，我代表大会表示热烈的祝贺。北京正负电子对撞机是目前世界这一能区运行的唯一加速器，而且亮度高于以往的同类机器。感谢制造这台机器的人，也感谢在座的对建造这台机器有过贡献的人，我期望它获得更出色的物理结果。? 国际高能物理会议是世界高能物理界最重要的学术会议。出席第２５届高能物理会议的有来自３６个国家和地区的近千名物理学家。中国代表在国际高能物理会议全体会议上作报告，这还是第一次。? 许多海外华裔学者说，中国对撞机的成功，为中华民族争了光。? 北京正负电子对撞机的建造成功和取得的初步物理结果是中国高能物理发展史上一个重要的里程碑。标志着中国已在国际高能物理领域占有了一席之地，中国在这一领域的学术地位大大提高了。? 科学家们在回顾我国建造对撞机取得的巨大成就时，总忘不了邓小平，他们认为，邓小平不仅创立了“科技是第一生产力”的精辟理论，而且身体力行，是抓重大科技项目的典范。? １９８１年初，邓小平指示当时主持国家科技工作的方毅同志，就建造高能加速器问题广泛听取国内外有关专家的意见，重新论证。? １９８１年１２月，中国科学院党组书记李昌、副院长钱三强向邓小平等中央领导同志报告，请求批准北京正负电子对撞机方案。邓小平同志仔细研究了专家们的论证意见后指示：“这工程进行到这个程度，不宜中断，他们所提方针,比较切实可行，我赞成加以批准，不再犹豫。”他还亲自为工程建设点将。１９８３年４月，国务院正式批准了这个方案，同年１２月，党中央、国务院将建造正负电子对撞机列为国家重点工程，要求在５年左右建成。? １９８４年１０月７日，中国第一台正负电子对撞机工程在北京西郊破土动工。邓小平为奠基石亲笔题词“中国科学院高能物理研究所北京正负电子对撞机国家实验室奠基”。? 据北京正负电子对撞机工程的亲历者、北京正负电子对撞机工程领导小组办公室主任柳怀祖回忆：邓小平及党和国家其他领导人兴致勃勃来到工地参加奠基仪式。他看到老物理学家张文裕便同他紧紧握手，张文裕激动地拉着邓小平的手说：“我多年的心愿今天终于实现了!”。邓小平还和为这项工程做了许多工作的著名物理学家李政道教授握手，感谢他对中国的科学和教育事业，特别是高能物理方面的帮助，希望他继续帮助建造北京正负电子对撞机。李政道教授兴奋地说，他相信在邓小平先生的领导下，中国必定能建设成功对撞机，并表示今后将继续尽力帮助北京正负电子对撞机的建造和高能物理研究、人才培养事业。邓小平在热烈的掌声中，挥锹铲土奠基，并对周围的人说：“我相信这件事不会错！”再一次表示了对发展我国高科技事业的积极支持和坚定信念。? 北京正负电子对撞机是由近万台集中了多种高技术的设备组成的巨大系统工程，其复杂性和面临的技术难关丝毫不亚于当年“两弹一星”的研制。它所面临的困难和风险是十分巨大的，在对撞机工程进展遇到困难时，邓小平都给予明确而坚定的指示，帮助解决工程进展中的难题，确保工程优质、高效、顺利进行。他在一期工程简报上批示：“我们的加速器必须保证如期甚至提前完成。”并嘱国务院有关领导同志认真加以检查督促。邓小平的批示极大地鼓舞了对撞机工程的建设者，经过广大工程技术人员和科技人员的共同努力，奋力拼搏，９８８年１０月１６日，对撞机首次实现了正负电子对撞。仅仅４年时间，中国的高能加速器从无到有，建造成功。这一建设速度在国际加速器建造史上也是罕见的。? １９８８年１０月２０日，《人民日报》报道这一成就，称它为：“这是我国继原子弹、氢弹爆炸成功、人造卫星上天之后，在高科技领域又一重大突破性成就”，“它的建成和对撞成功，为我国粒子物理和同步辐射应用开辟了广阔的前景，揭开了我国高能物理研究的新篇章。”?１９８８年１０月２４日，邓小平等党和国家领导同志又来到这里和参加工程建设的代表见面，一起庆祝这一重大成就。? 邓小平听取了中国科学院院长周光召的汇报，参观了北京正负电子对撞机，并发表了十分重要的讲话。? 邓小平说：“说起我们这个正负电子对撞机工程，我先讲个故事。有一位欧洲朋友，是位科学家，向我提了一个问题：你们目前经济并不发达，为什么要搞这个东西？我就回答他，这是从长远发展的利益着眼，不能只看眼前”。“过去也好，今天也好，中国必须发展自己的高科技，在世界高科技领域占有一席之地。如果六十年代以来中国没有原子弹、氢弹，没有发射卫星，中国就不能叫有重要影响的大国，就没有现在这样的国际地位。这些东西反映一个民族的能力，也是一个民族，一个国家兴旺发达的标志”。? 邓小平接着说；“现在世界的发展，特别是高科技领域的发展一日千里，中国不能安于落后，必须一开始就参与这个领域的发展。”“现在我们有些方面落后，但不是一切都落后。这个工程本身也证明了这一点。”“这个工程不完全是照搬过来的，中间也还有我们自己的东西，有自己的技术，有自己的创造”。? １９８９年１０月６日，江泽民总书记来到北京正负电子对撞机国家实验室视察。他说，这一高科技领域的成就的取得，是对撞机工程建设者认真贯彻邓小平同志关于科学技术和建设对撞机一系列重要指示，坚持党的基本路线，坚持自力更生、艰苦奋斗的结果。? 搞加速器的决心下对了 对于建设中国三大加速器，即位于中国科学院高能物理研究所的北京正负电子对撞机、位于中国科学院近代物理研究所的兰州重离子加速器和位于中国科学技术大学的合肥同步辐射加速器，邓小平曾于１９８６年这样谈到：“发展高科技，我们还是要花点钱，该花的就要花。前几年有的外国科学家问我，你们在不富裕的情况下为什么要搞加速器？我说，我们是从长远考虑。现在看来搞对了，决心下对了，起码争取了几年时间。在高科技方面，我们在开步走，不然就赶不上，越到后来越赶不上，而且要花更多的钱，所以从现在起就要开始搞。”(《邓小平文选》第三卷第１８３—１８４页)?建设同步辐射加速器是1977年列入我国科学发展规划的。1978年初，中国科学院组成以中国科学技术大学为主的筹备组，开始筹建工作，规定三年左右时间内完成物理设计和若干关键部件的预制研究。当时同步辐射加速器这一高科技研究在世界上刚刚起步。这一装置所提供的从红外线直到软X射线频谱范围的高强度、高稳定的电磁辐射光，用于物理、化学、生命科学、材料科学等许多学科领域的研究工作，可以说，世界上还不曾有过应用学科面如此宽广的高科技装置。? 1978年3月，同步辐射加速器筹备组召开了第一次工作会议，中国科学院在经费相当紧张的情况下，决定拨款约200万元搞同步辐射加速器的预制研究。据当年筹备组组长、现中国科学院院士何多惠和预制研究成员、现国家同步辐射实验室研究员裴元基回忆说，搞加速器的预制研究总共不到20人，都是30来岁的年轻人，条件是艰苦的，破烂的教室，报废的设备，但十年动乱后，科学春天的蓬勃生机给了大家精神上的鼓舞，预制研究人员干劲十足，勇敢地承担下了这一高科技尖端的3年预制研究任务。? 1980年6月，当时的中国科学院院长方毅来到中国科技大学，听取了同步辐射加速器预制研究情况的汇报，方毅对搞加速器表示要给予坚决的支持，并说：“卖了裤子也要搞。”? 1981年10月，同步辐射加速器按期完成了预制研究任务，中国科学院召开了审定会，审定工作由中国科技大学严济慈校长亲自挂帅，中国科学院院士王淦昌任审定委员会主任，并由严济慈专门指派了10位专家进行成果测试，以后又经过中国科学院组织的全国性的多次鉴定论证会，于1982年底中国科学院向国家计委报送了“合肥同步辐射加速器设计任务书”，1983年4月8日国家计委正式批文：“由你院(中国科学院)负责在合肥中国科技大学筹建国家同步辐射实验室”。1984年7月姚依林和宋平亲自出席了国家计委委托中国科学院召开的工程扩初设计审定会。在10月召开的北京正负电子对撞机和合肥同步辐射加速器扩大审定会上，姚依林副总理说：“对北京的正负电子对撞机和合肥的同步辐射加速器一视同仁，列入国家‘七五’规划重中之重的重点工程”。同步辐射加速器的建设得到了以邓小平为核心的第二代党的领导集体的巨大支持。11月20日中国科技大学校长严济慈为同步辐射加速器工程的破土动工奠基。? 1985年，我国国民经济进入调整时期，由于国家经费紧张，同步辐射加速器工程建设面临着下马的危险，加速器实验室的科技人员们写信给严济慈，要求继续完成加速器的建设工程，严济慈把这一情况转告了邓小平。中央先后派胡启立、宋健到科技大学了解项目情况，在小平同志的支持下，同步辐射加速器建设终于没有下马，而是克服困难，加紧建设。当时加速器项目土建工程中的钢材紧缺，并由于车皮紧张不能及时从唐山调运到合肥，新华社记者将这一情况写了内参汇报给中央，副总理姚依林为此批文，批评有关方面为什么没有保障加速器建设的物资供应，于是国家物资总局疏通各个环节，迅速保证了加速器土建工程中平价钢材的供应。可以说，包括合肥同步辐射加速器在内的我国三大加速器的建成没有中央的支持是不可想象的。安徽省政府也为加速器的建设提供了有力的支持，以230万元的优惠价格给加速器工程提供了150亩地皮。如今建筑面积约2万平方米、土建工程获建设部鲁班奖的合肥同步辐射加速器实验室，以她美丽神秘的圆型储存环大厅为中心座落在中国科技大学校园内，实验室的科技人员曾不无幽默地说，如果当年没有小平同志和中央的坚决支持，同步辐射加速器实验室大厅说不定会成为适合演马戏的大棚，而不是今天举世瞻目的高科技尖端工程了。? 同步辐射加速器工程在小平同志的关怀下，在中央、地方和科技人员的共同努力下，于1987年11月直线加速器建成出束达到设计指标；1989年4月26日，全机联调成功，发出同步光，标志着同步辐射光源装置基本建成，提前一年半完成任务，中国第一次有了自己的同步辐射光。1991年10月，5个实验站开始同步辐射实验工作。1992年同步辐射实验室获中国科学院科技进步特等奖，1995年获国家科技进步一等奖。作为国家实验室，合肥同步辐射实验室于1993年正式向国内外开放，在国际上提高了我国的科技地位，使我国在世界高科技领域又占有了一席之地。合肥同步辐射加速器与北京正负电子对撞机互相补充，在基础科学的前沿领域中形成基地中心，带动了诸多学科的发展。正象邓小平同志所说的，有实力了，人家才能看得起你。同步辐射加速器的成功，正是邓小平同志高瞻远瞩、面向世界、面向未来的战略决策的成功典范。? 1991年11月22日，江泽民总书记到了中国科学技术大学，参观了同步辐射加速器实验室，并为实验室题写了名称。今天，江总书记题写的“国家同步辐射实验室”九个金色大字在加速器工程圆型穹顶建筑上闪烁着熠熠光辉。到目前为止，合肥同步辐射实验室在全国已有注册用户100多家，已批准用此光源工作的课题几百个，在物理、化学、生命科学、材料科学、超微细加工等众多学科和领域已做出了一大批重要成果。1994年初国家已开始酝酿同步辐射加速器的二期工程建设，1996年，国家科委首批“九五”大型工程第一项就是增加1.25 亿元，在2000年完成同步辐射实验室的二期工程建设。同步辐射加速器将在我国未来基础研究和高科技领域中发挥更加重要的作用。? 高山仰止 伟人韬略 ——回顾小平同志对中国发展高能物理和先进加速器的战略决策 http://www.ihep.ac.cn/zhuanti/dengxp-100/dengxp-index.htm

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[转载]德国电子同步加速器研究所（DESY）

ljliu2 2013-2-4 16:14

德国电子同步加速器研究所（DESY） 位于德国汉堡的德国电子同步加速器研究所DESY是世界上著名的高能物理和加速器技术研究机构，它得名于它建造的第一台电子同步加速器Deutsches Elektronen Synchrotron。DESY拥有多台高能物理加速器，并执行了多项大型高能物理研究计划。20世纪六十年代，DESY的研究计划扩大，增加了利用同步辐射所进行的研究，包括原子物理、固体物理，以及化学、地质、材料科学、分子生物及医学等领域的研究，并以成功地将粒子研究与同步辐射应用研究结合在一起而闻名于世。 DESY包括它的茨威森（Zeuthen）分部，共有永久雇员1560人。另外，来自33个国家的2900多位科学家使用DESY的装置进行研究。 DESY鸟瞰 DESY的大科学装置群 电子同步加速器DESY 1964年开始运行 正负电子双储存环对撞机DORIS 1974年开始运行；改造为DORISII 1981年开始运行；改造为DORISIII 1993年开始运行 正负电子储存环PETRA 1978年开始运行；改造为PETRAII 1991年开始运行；改造为PETRAIII　预计2010年开始运行 强子电子环加速器HERA 1992年开始运行；改造成HERAII　2001年开始运行 TeV能级超导直线加速器TESLA实验装置TTF与自由电子激光器装置FLASH FLASH于2000年出光 欧洲X射线自由电子激光EXFEL 2013年建成 （1）电子同步加速器DESY 1960年，德国电子同步加速器研究所开始建造第一台加速器——电子同步加速器DESY（Deutsches Elektronen-Synchrotron），这是当时世界上同类加速器中规模最大的。DESY于1964年开始进行粒子物理实验。1967年，在DESY加速器上利用同步辐射光进行了一个能谱区的首次吸收测量，从此开辟了一个新的研究领域。 DESY的第一台电子同步加速器鸟瞰 （2）正负电子双储存环DORIS 1969-1974年，DESY建造了另外一台加速器，即正负电子双储存环DORIS（DOuble RIng Store）。 1974年，利用DORIS正负电子双储存环进行首批物理实验。在这些实验中，DESY首次采用高能时使粒子对撞的技术。因能将物质与反物质粒子加速到高的能量并发生对撞，所以开辟了完全新型实验的可能。同时，DORIS开始开展同步辐射应用。 DORIS示意图 1975年，首次在DORIS上探测到“粲物理激发态”—重夸克物理诞生。而到现在为止，之前人们都用假设的术语谈论夸克，现在已经非常明显，它们的确以质子和中子的基本组成部分以及所有物质的基本组成部分存在着。同年，首次开展X射线光刻实验。光刻是制造电子学线路的新工艺，是使电子学部件小型化的关键所在。在DESY的研究带来该工艺的特殊应用，诞生了深X射线光刻，现用来生产三度空间微结构。 1981年DORIS成为同步辐射储存环，称为DORISII（5.6Gev），同时成立了同步辐射实验室HASYLAB。DORISII有15个实验站（后来发展为45个），其三分之一的运行时间被作为强X射线光源进行同步辐射实验。 1984年，DORISII上安装了第一块扭摆磁铁。该磁铁的特殊结构将电子引入弯曲轨道，使电子发射出特别强的X射线辐射，辐射强度比正常储存环磁铁产生的辐射高100倍，开辟了新的应用领域。 　 HASYLAB同步辐射实验室示意图　　　　　　　　　 　 HASYLAB测量站　　　　　　　　　　　　　　　　　 1987年，在DORISII上的ARGUS探测器首次观测到B介子转变为反B介子，这相当于发现了第二个最重夸克底夸克的一个新的基本特性：在某些条件下，它可变为其他类型的夸克。从此也可得出这样的结论：还未发现的第六个夸克顶夸克的质量一定非常大。这是寻找该夸克的一个有价值的线索。该夸克后来于1994年在费米国家加速器实验室找到。 1993年，DORIS储存环经再次改进，开始作为HASYLAB的专用同步辐射源运行，称为 DORIS III，HASYLAB已经发展成为世界上重要的同步辐射实验室。 　 DORIS III示意图　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 DORIS III储存环 （3）正负电子储存环PETRA 1975-1978年，建了正负电子串联环形加速器PETRA（Positron Electron Tandem Ring Accelerator），它的储存环周长达2.3公里，是当时世界上同类加速器中最大的储存环。 1978年，在PETRA上做了4个实验。从此，DESY设施被越来越多的国外科学家所使用。来自中国、英国、法国、以色列、日本、荷兰、挪威和美国19个研究所的科学家们与无数德国的同行们共同开展研究。 1979年，首次在PETRA发现“胶子”。胶子是强力的载体粒子，它将所有物质的基本组成部分–夸克组合在一起，被认为是自然界中4个基本力之一。 1983年，在PETRA上工作的粒子物理学家测量μ子对产生中的非对称，确认了电磁力和弱力统一的理论预言。 　 PETRA示意图　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 PETRA-III示意图　　　　　　　　 1991年PETRA进行改进，新建了两条高亮度波荡器光束线，称作PETRA II，成为强子电子环形加速器HERA的前级加速器和HASYLAB开展实验的同步辐射源。 2004年，在PETRA-II的基础上将其改造为PETRA-III的计划被批准，新建13-15条高亮度波荡器光束线，使其成为新高亮度的第三代同步辐射光源。在设计阶段，联邦教育和研究部在3年半时间内提供140万欧元，用于雇用7位工程师和1位科学家在2003年年底完成将PETRA改造为专用同步辐射光源的设计报告（包括经费估算）。改进计划被批准后进行了准备工作，2007年1月正式开工。 PETRA-III耗资2亿2千5百万欧元，能量为6 GeV，流强为100 mA。通过采用阻尼扭摆磁铁，发射度可达1 nmrad。PETRA-III在数年内都是世界上基于X射线源的亮度最高的储存环，以至可以用于测量纳米尺寸的微小样本。这种光源可用于研究蛋白质、纳米材料和新型器件。2009年 4月16日，PETRA-III加速器首次实现了对粒子团的加速。该装置将于2010年正式投入运行。 　 　　　　　　 PETRA-III储存环隧道　　　　　　　　　　　 长度2米的PETRA-III插入件（扭摆磁铁） （4）强子电子环加速器HERA HERA（Hadron Electron Ring Accelerator）是DESY最大的加速器，是世界上第一台，也是唯一的使两种不同类型的物质粒子，即质子和电子发生对撞的储存环装置。 HERA的建造共有11个国家参加。法国、意大利、以色列、加拿大、荷兰和美国的研究所提供了装置的主要部件和为主要部件支付费用，或进行重要的测试。英国、波兰、捷克斯洛伐克、中国和前德意志民主共和国及德意志联邦共和国的研究所派专家协助工作。HERA所需经费20%以上来自国外，约60%的实验经费也来自国外。这种“HERA模式”的国际合作非常奏效，现在已成为大型国际研究项目的榜样。 1984年4 月，HERA获得批准。由于HERA是第一个大规模采用超导磁铁的加速器，技术上面临了特别挑战。HERA的两个环型加速器，每个长6.3公里，其中一个将电子加速到27.5 GeV，另一个将质子加速到920 GeV。1991年10月19日HERA首次实现电子质子对撞，1992年开始正式运行。 1992年在HERA开展的前两个实验，开辟了质子物理的新时代，可以对所有原子核的基本组成部分进行精确的研究，其精确度比以前高30倍。1993年，HERA实验的初步结果表明，质子的内部远比科学家们以前能够“看到的”复杂质子不仅由3个被胶子组合在一起的夸克组成，而且还有大量不断形成和湮灭的夸克以及胶子。1996 年开始对极化质子束作多项研究，在对QCD 的验证和强子的内部结构及质子自旋的组成等方面取得了很多成果。1999年，利用HERA进行的HERMES实验获得胶子自旋的第一个直接证据。 HERA鸟瞰 　 HERA示意图　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　 HERA隧道　　　　　　　　　　　 2000年9月-2001年5月，HERA改造为HERAII。共有480米长的真空系统需要更换，接近80块磁铁要重新设计安装，每块长1到4米，重达7吨。2001年7月29日，HERA开始重新运行。加速器的改进刚好用了9个月，目标是将“对撞率”提高4倍。功率的提高可使研究人员接触稀有过程，增强HERA研究粒子和作用于粒子之间力的能力，其计划不仅包括研究质子的结构，而且还包括研究基本力的特点和寻找新的粒子和力。 （5）TeV能级超导直线加速器TESLA与自由电子激光装置FLASH 1991年，DESY开始与多个国外的研究机构合作从事TeV能级超导直线加速器TESLA（TeV-Energy Superconducting Linear Accelerator）的开发，称为TESLA试验设备TTF（TESLA Test Facility），其目的是开发基于超导腔技术的低成本加速器光源，用超导腔替代昂贵的铜腔。 1998年，由金属铌制作的谐振腔创造了30.6 MV/m的加速记录，比过去提高了5倍。TTF扩展为300米长的带有自由电子激光的超导直线加速器。该装置2000年首次发射出波长为100nm的激光，证明新激光原理在短波时也能应用，这是TESLA项目的一个关键里程碑，研究人员将其重新命名为FLASH（Free-electron LASer in Hamburg），之后FLASH不断创造出新的纪录。2002年，首次在9单元的实验谐振腔中达到35 MV/m的加速记录，该加速梯度可使加速器运行时能量高达800 GeV。 　 TESLA超导加速器的结构　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　 TESLA测试设备 FLASH经历了一次升级，包括将线性加速器增长12m，并增加了第六个超导波荡器。2007年10月5日，FLASH打破了其作为最短波长自由电子激光（FEL）脉冲源的记录，将波长缩短到了6.5nm。 FLASH可用于研究瞬态的单个原子、分子、病毒、团簇和一般纳米粒子，开辟了多个新的研究领域，如原子与团簇的多光子过程研究、各种利用红外光和软x射线及其谐波的双色泵浦-探测实验、大量等离子体特性与消融过程的研究，以及时间分辨光电子光谱研究等等。 　 　　　　　　　　　　　　　 FLASH的实验大厅　　　　　　　　　 FLASH线站分布示意图 　 FLASH鸟瞰　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 FLASH测量站实验 2002年11月，德国科学理事会对TESLA项目的相关研究给予高度评价， TESLA项目由两个设施组成：一个33公里长的直线加速器，它使正负电子发生对撞；另一个是X射线自由电子激光装置EXFEL（属欧洲合作大科学工程，德国负担一半费用）。TESLA的新超导加速器技术是建造这两个设施的基础。TESLA项目为基础研究以及广泛的学科的应用研究开辟了新的前景，研究和应用领域从材料和生命过程到物质结构和大爆炸的形成。 TESLA项目示意图 （6）欧洲X射线自由电子激光EXFEL 紧随FLASH之后的欧洲自由电子激光EXFEL(European X-Ray Free Electron　Laser)，是一个长3.4公里、世界上第一个产生高强度短脉冲X射线的激光设施（产生0.1nm的X射线，亮度比现有第三代光源高出9个数量级），包括10个实验站，预计2013-2014年建成，整个建设的费用约98600万欧元，另外5000万欧元用于研发、使用仪器和探测器。EXFEL可用于多种学科的科学研究，从浓缩物质和材料物理学到纳米科学，从等离子物理到化学，到结构生物学实现目前无法实现的和潜在的革命性实验。 FLASH的成功对于发展EXFEL的制造与探测技术是一个重要的技术基础。FLASH作为一个巨大的原型装置，可以验证未来XFEL上所有的基本部件，为将在XFEL上进行的所有实验方案提供了一个极好的测试平台，并提供了学习操纵超高亮度亚皮秒X射线脉冲装置的机会。 　 EXFEL鸟瞰　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 EXFEL示意图 ■ 成为国际著名的粒子研究与同步辐射应用研究结合的研究中心 正因为有了以上这些大科学装置的群体，DESY具有很强的支撑多学科研究的能力。DESY逐渐发展成为世界上粒子加速器研究的主要中心之一，科学家们通过国际合作组开展实验对众多的基本粒子进行研究。20世纪60年代后，DESY大大拓展了研究领域，成功地将粒子研究与同步辐射应用研究结合在一起。DESY本身并没设置多学科研究的机构，它通过向用户开放促进科学研究的发展。一些重要的研究机构纷纷在DESY建立自己的研究部门。如欧洲分子生物学实验室EMBL（European Molecular Biology Laboratory）就在DESY建立了实验室分部EMBL-Hamburg，并且建造了7条专用光束线，专用于分子结构生物学研究。 DESY的多个大科学装置

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[转载]美激光等离子加速器输出高质量高能电子束

crossludo 2012-11-8 12:38

本文导读： 激光等离子加速器（LAPs）因其加速空腔的长度可用厘米而不是公里（千米）来计量而被称为“桌面加速器”。近年来，由于技术的迅速发展，科学家有望开发出新型实用的激光等离子加速器。 　　 　　激光等离子加速器（LAPs）因其加速空腔的长度可用厘米而不是公里（千米）来计量而被称为“桌面加速器”。近年来，由于技术的迅速发展，科学家有望开发出新型实用的激光等离子加速器。与当今传统的加速器相比，激光等离子加速器不仅造价十分低廉，而且对土地和环境的影响要小得多。 　　“体形”差异甚大 　　激光等离子加速器的研究已有多年，并取得了可喜的进展。2004年，美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室激光和光学加速器系统综合研究项目的科学家，首次向人们展示了具有窄发散能量的激光等离子加速器电子束；2006年，他们首次将电子能量提高到10亿电子伏特。 　　常规的带电粒子（如电子）加速器有多段真空金属腔连接而成，外加给空腔的振荡电磁场让带电粒子被束缚在空腔内逐级加速，导致带电粒子被加速的主要因素是 磁场加速梯度 ，它用每米多少伏特来表示。通常，输出的带电粒子能量越高，加速器的长度就会越长，因而加速器的长度可达数公里。 　　激光等离子加速器则不同。激光和光学加速器系统综合研究项目的科学家研发的能够产生10亿电子伏特电子束的激光等离子加速器能够放在手掌上，其长度只有3.3厘米。当强激光器将脉冲聚焦到加速器内的自由电子和正离子时，其辐射压导致电子和离子分离，产生出高强度的加速梯度。部分电子尾随在激光脉冲后面，有些几乎在同时达到了近光速的速度。在短距离内，激光等离子加速器能够维持每米数千亿伏特的加速梯度，常规加速器无法与此相比。 　　特性测量困难 　　然而，激光等离子加速器独特的电子加速方法和产生飞秒量级的电子脉冲给测量技术带来了难题，人们一时无法测量激光等离子加速器产生的高能电子束的质量。 　　现在，测量难题正在被逐步解开，这归功于劳伦斯伯克利国家实验室加速器和聚变研究分部科学家维姆·李曼斯领导的研究团队。李曼斯是激光和光学加速器系统综合研究项目的负责人，他所带领的研究团队拥有理论学家、计算机模拟专家和优秀的实验人员，他们不断改进激光等离子加速器的性能。在研究队伍中，不少学生为研究作出了重要的贡献，并获得了博士学位。例如，法国某综合工科院校的研究生吉拉姆·普拉图，他曾在项目中研究与激光等离子加速器产生的X射线相关的辐射，并将其作为自己博士论文的一部分，目前他在加州大学做博士后研究。 　　发射度很关键 　　激光等离子加速器产生的短电子束需要新的测量技术来了解其特性，而最具挑战的性能参数为发射度（emittance）。与普拉图共同在激光和光学加速器系统综合研究项目工作的研究人员卡梅隆·格德斯说，发射度是指电子束聚焦的好坏，小发射度意味着电子的速度方向不是随机四散而去，它们几乎沿着磁力线方向运动。 　　实验初期，发射度并不是研究所关心的重心。李曼斯表示，开始时，由于要获得与电子束相关的X射线脉冲波的图像，研究小组同德国重离子研究中心建立了合作。该中心的科学家带着高级商业相机来到劳伦斯伯克利实验室，帮助研究人员获得了所需的图像。他们为自己所看到的结果所鼓舞，因而希望了解利用这些图像还能做哪些工作。 　　实验室工程分部研究人员马尔科·巴塔格利亚随即提供了更先进的相机，它采用坚固和灵敏的劳伦斯伯克利实验室的电荷耦合器件，获得了更佳的图像。李曼斯认为，他们虽不是激光等离子加速器X射线成像的第一人，但是由于新相机成像质量的缘故，他们首次有能力仔细了解激光等离子加速器产生的X射线的光谱。 　　格德斯解释说，电子束的发射度能够通过光束大小和发散角来测量。传统方法是将丝线扫描仪正对着加速器产生的电子束测量发射度。不过，该方法能破坏低发射度的电子束。此外，在激光等离子加速器中，强激光能够毁坏测量设备。 　　X射线给答案 　　研究小组为解决电子束发射度测量的难题，采取了用磁场对激光等离子加速器的电子束进行偏转的方法来测量电子束的能量，同时利用加速器产生的X射线的信息来推算电子束的发射度。为此，他们借助了X射线摄谱仪。 　　格德斯表示，在等离子中，激光尾场对电子束进行加速。借助X射线成像，他们寻找到在等离子内测量电子束质量的方法。 X射线是电子感应加速辐射的结果，产生电子感应加速辐射的原因为电子束内尾随激光脉冲的加速“气泡”。当电子束聚集在“气泡”内时，它们前后摇摆，这种电子感应加速振荡发射出了向前的X射线，其特征是密集、明亮同时超短。 　　激光束、电子束和X射线均沿相同的方向前行。为无干扰测量X射线，研究人员首先让电子束发生偏转，然而采用箔镜让激光发生反射，而只让X射线脉冲通过箔镜进入能够测量每个X射线辐射量子和计算出其能量的电荷耦合器相机中。虽然相机离加速器5米的距离，但是其捕捉到的密集的电子感应加速辐射脉冲的频谱含带有用来测量电子束半径所必需的信息。 　　格德斯说，通过将测量到的X射线频谱与理论推测的进行比较，他们确定实验中的电子束半径为0.1微米，此结果比过去任何实验所获得的都要小，同时也帮助他们估算出了电子束横截面的发射度，其为每千分之一弧度0.1厘米。 　　格德斯补充说，激光等离子加速器电子束的横向发射度可与先进的自由电子激光器和伽马射线源常规加速器的相媲美。他们完成的多次模拟显示， 发射度取决于电子束缚在波动中的特殊途径 ，这为今后进一步降低发射度奠定了基础。 　　科学家认为，未来的激光电离子加速器既能作为基础物理研究用的紧凑式高能对撞机，又能作为小型光源。它们能够用于探测从人工光合作用到“绿色分析”的化学反应；了解显微镜无法观察的对认识生命和健康十分重要的独特生物结构；分析包括低温超导、拓扑绝缘体、自旋电子元件和石墨纳米结构在内的有望给电子产业带来革命性变化的新材料。毫无疑问，激光等离子加速器所产生的光谱范围从微波到伽马射线的高密度光束，能够为科学发展开拓新的领域

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[转载]美打造高强度窄波段X射线激光束

crossludo 2012-9-18 16:28

美打造高强度窄波段X射线激光束 据物理学家组织网日前报道，美国能源部斯坦福直线加速器中心国家加速器实验室的研究人员，采用金刚石细薄片把直线加速器的相干光源转化为手术刀般更精确的工具，以探测纳米世界。改进后的激光脉冲可在X射线波长更窄频带高强度聚焦，开展以前所不能为的实验。该研究结果刊登在《自然·光子学》杂志上。 这个过程被称为“自激注入”，金刚石将激光束过滤为单一的X射线颜色，然后将其放大。研究人员可以在原子水平研究和操纵物质上有更强的能力，传送更为清晰的物质、分子和化学反应的影像。 人们谈论 “自激注入” 已经近15年，直到2010年斯坦福线性加速器中心成立时，才由欧洲自由电子激光器和德国电子加速器研究中心的研究人员提出，并由来自斯坦福线性加速器中心和阿贡国家实验室的工程队伍将其建立。“自激注入”可潜在地产生更高强度的X射线脉冲，显著高于目前直线加速器相干光源的性能。每个脉冲增加的强度可以用来深入探测复杂的材料，以帮助解答诸如高温超导体等特殊物质或拓扑绝缘体中复杂电子态等问题。 直线加速器相干光源通过接近光速的电子群加速激光束，用一系列磁体将其设定为“之”字路径。这将迫使电子发射X射线，聚集成亮度超过之前10亿倍的激光脉冲。如果没有“自激注入”，这些X射线激光脉冲包含的波长（或颜色）范围比较宽，无法被所有的实验使用。之前在直线加速器相干光源创造更窄波段（即更精确波段）的方法则会导致大量的强度损失。 研究人员在可产生X射线的130米长磁体的中间段安装了一片金刚石晶体，由此创建了一个精确的X射线波段，并且使直线加速器相干光源更像是“激光”。该中心物理学家黄志荣（音译）说：“如果我们完成系统的优化，并添加更多的波荡，所产生的脉冲集中的强度将达10倍之多。”目前世界各地的相关实验室已经趋之若鹜，计划将这一重要进展与自身的X射线激光设施相结合。

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粒子加速器

热度 2 kepusuowdp 2012-6-28 13:45

粒子加速器利用电磁场来控制小的带电粒子的速度和方向。这些粒子被加速粒子包括电子，质子，电离原子，甚至是奇特的粒子比如正电子和反质子。最简单的粒子加速器就是我们熟悉的电视接收机。阴极射线管（ CRT ）使用电子枪发射高速电子，经过垂直和水平的偏转线圈控制高速电子的偏转角度，最后高速电子击打屏幕上的荧光物质使其发光，通过偏压来调节电子束流强度，就会在旧型号的电视屏幕上形成明暗不同的光点形成各种图案和文字。（新型号的平板电视工作原理则不同。）今天用在各种不同科学设备中的粒子加速器被的尺寸，能量，造价，复杂性，变异性和目的也大不相同；但是其基本原理则是十分简单的。 埃蒙德威尔森估计如果把所有的直线加速器，回旋加速器，同步加速器对撞机计算在内的换，全球大约有超过 1 万台运行中的粒子加速器（绝大部分是医疗辐射用的——据mirrorliwei回复中所说）。粒子加速是物理学研究中的重要部分，同时也会成为新闻报道的科学发现中的一部分内容。最著名的粒子加速器就是高能粒子加速器，所以本条目首先讨论高能粒子加速器，然后以时间顺序来探讨其他加速器。最后一部分讨论粒子加速器在一些大众文化中的形象以及相关的技术问题。 高能粒子加速器 粒子加速器是每个参与到科学传播工作中的人都十分感兴趣的事情，因为它形成了一个微观世界，而通过这个微观世界人们可以观察到科学和政治之间，科学和公众之间，跨越国界的科学之间以及科学和技术之间的相互依存关系。在这方面最明显的例证就是高能粒子加速器。高能粒子加速器运行的经费高达数千万美元，而每个加速器都需要成千上万的研究人员对此开展工作。大多数粒子加速器都健在地下的隧道系统内，除非在主要的设备输入口和对磁场和对引导粒子的磁场和地位系统进行定期维修的维修站才能观察到它的外表。全球目前有五个正在运行的高能粒子加速器。第六个高能粒子加速器，也就是所谓的超高能超导对撞机，于 20 世纪 90 年代开始建造，但是在其竣工前就被放弃了。 随着第一次试验束在 2009 年 9 月产生，全球最具能量的高能粒子加速器成为欧洲粒子物理研究中心会新一代的大型强子碰撞型加速装置（ LHC ）。 LHC 可以加速线圈中的质子使其向反方向运动直到与它们前面一组具有 14 万亿电子伏能量的探测器发生碰撞。 LHC 的初始目标是收集希格斯玻色子存在及其特性的数据，希格斯玻色子有时候也被称为“上帝粒子”（其名称来源于莱昂莱德曼的一本书）。希格斯玻色子被认为是大统一理论的关键问题，该理论可以用来解释四种人类目前所知的所有的力，即强相互作用、弱相互作用、 万有引力 、 电磁相互作用 。人们还认为希格斯玻色子给粒子赋予了质量，从这个意义上说，它在理解为什么宇宙大爆炸之后物质而非反物质充斥整个宇宙，这和对称性的假设是背道而驰的。 1995 年开始建造 LHC 光束线和探测器，由于超导磁铁的问题以及其实际费用超过了起初预计费用的三倍多使得其建设工作被推迟了。 LHC 的建设工作遇到了一些反对意见，这和以前位于纽约的布鲁海文国立实验室建设相对重离子碰撞机遇到的反对意见类似。有些人担心这可能会产生小型黑洞，并且可能产生不可控的后果。粒子物理学家不断地解决这些争议，最近主要是通过任命两个独立的评估委员来开展这项工作。反对者试图通过在美国法院和欧盟人权法院发起诉讼来阻止 LHC 的建设工作， 2008 年夏季这两个法院均对该案予以驳回。 欧洲粒子物理研究中心 的设施位于瑞士的日内瓦附近，其成员单位包括 20 个国家，还有另外 8 个国家是观察员的身份（参与并提供项目经费，但是不发挥决策作用）。该机构起初的 12 个成员国于 1954 年形成；其成员单位的数目在冷战的结束后的 1990 年开始增加。 欧洲粒子物理研究中心 实现了很多个第一次，包括由于发现 W 玻色子和 Z 玻色子而获得 1984 年物理学诺贝尔大奖的鲁比亚（该组织获得的第二个物理学诺贝尔奖的是 1992 年发明并发展了粒子探测器，特别是 多丝正比室 的乔治夏帕克）。 这个粒子加速器综合体如今还有用来研究反物质的粒子减速器， 1995 年这里制造出了第一个反氢原子。也许该中心实验室最著名的就是万维网了，它制造出了超文本置标语言以使得数据可以共享，包括视频资料。该项目开始于 1989 年， 1993 年该实验室宣布任何对这些数据有兴趣的人都可以使用。目前正在开展的分布数据处理项目（融合到当前产生探测器的功能中）有可能进一步变革分布式的计算方式。 其他高能粒子加速器包括俄罗斯的布德克尔布德克尔布德克尔核物理研究所的正负电子对撞机，日本高能加速器研究组织（ KEK ）的电子—正电子和质子—质子对撞机，德国电子同步辐射加速器中心（ DESY ）的电子—质子对撞机，美国费米实验室的质子—反质子对撞机。在 LHC 开始运行之前，这些加速器是能量最高的加速器，并且在 1995 年发现和测量 T 夸克方面是功不可没的， T 夸克的发现对物理学的模型进行了确证和改进。费米实验室不仅对物理学做出了贡献，它在艺术，建设和环境科学亦有所贡献。比如，美国中西部仅存的一个草原生态系统上的野牛群变得生机勃勃。 费米实验室还因其治理结构（其高校科研协会（ URA ）直到最近才被芝加哥大学所取代，这还是在 URA 的支持下实现的）以及其家庭友好型的雇佣政策而闻名，这项雇用政策使得费米实验室的 40% 工作人员都是女性（这和女性只占到 12% 的主流物理学家群体不同）。费米实验室获得了建造 LHC 的最大一笔合同，它为其提供最复杂的磁铁。其中的一个磁铁损坏导致了 LHC 建设的延误，从而其光束线没有实现于 2008 年 9 月正式运行的预定目标。 加速器的种类 由于可以用粒子加速器这些复杂的工具开展科学研究，因而科学传播对于粒子加速器也有一定的兴趣。直线加速器于 20 世纪 30 年代出现。其中最大的一个是伯克利国家实验室的先进光源，它被用来发现（更确切地说是建造）很多最重的原子，这些原子如今都列在了化学元素周期表中（高中化学课本中都有这个表格）。直线加速器在制造同位素方面也是有用的，比如用在一些医学成像程序中的重同位素。其缺点是利用直线加速器所产生的能级的明显不足：要获得更好的能力需要更长的电磁体以确保可以持续地对粒子进行加速。 很难保证长通道的磁铁在远距离上还保持笔直的状态，即使是地壳轻微的变动的也会对其产生影响（在建造长输管道的时候也面临这个挑战，比如阿拉斯加管道系统）。还有涉及到优先使用权和政府间合作的问题。提议建设跨国的直线加速器在技术规范方面很容易实现，但是关于经费和选址的细节方面还需要进一步研究。 一般来说，如果一个粒子加速器要获得更高的能量，那么电磁体就不仅要用来对粒子进行加速，还要改变它们的方向以确保粒子做回旋运动，并在这个过程中粒子被多次加速从而达期望的能量。第一个采用这个技术的粒子加速器就是同步回旋加速器。同步回旋加速器进来主要被用来产生紫外线和 X 射线谱的能量激光样束。这些 X 射线谱被用在不损害物体而对其内部进行成像方面。比如，最近利用欧洲同步辐射设备（ ESRF ）发现了到目前为止仍是未知的写于中世纪时期的福音书。 加速器的争议 一旦超导超级对撞机（ SSC ）建设成功，它将成为世界上最大的粒子加速器（与欧洲粒子物理研究中心 27 千米的 LHC 相比，其距离是 87 千米）。该对撞机的建设项目开始于 1983 年。 1993 年，在耗资 22 亿美元完成 23 千米隧道的建设工作后，美国国会通过投票决定中断该项目。在公众的印象中，该项目是美国科学政策的重大失误，但是对于这个重大失误是启动了这个项目还是中断了这个项目则没有达成共识。在终止这个项目的主要原因方面也没有达成共识。 当然，造价的不断攀升——从 40 亿美元扩展到 140 亿美元——是其中一个因素。造价不断攀升的一个主要原因是建造隧道的费用以及超导磁铁的问题（根据合同，这个磁铁有费米实验室提供）。该项目被取消的其他原因包括广义上的政治发展趋势；开始设立这个项目的共和党政府和国会于 1992 年被民主党所取代，它们都致力于减少联邦开支和平衡预算。 该项目是一个大科学项目，就此而论，它通常被用来和国际空间站进行比较并把它视为正在减少的国际空间站的竞争对手。进而，考虑到公众认为需要支持更多的“小科学”项目（即那些预算费用少于 100 万美元并且可以在大学和私立部门现有设施基础上开展的项目），大科学研究的整个理念都受到质疑和批评。最好把大科学声誉的下降和冷战的结束结合起来去考量，因为大科学的出现是受到“通过另外的手段延续战争”的竞争所鼓舞而出现的。该项目的管理也由于时间和金钱方面的效率低下而备受批评（比如，人们举办了一个圣诞聚会促使该项目政治上的支持者成为负面新闻报道的对象）。 然而，该项目的破产最后是由于项目开始是的传播策略。对何处建立这个超导对撞机是一个竞争性的政治运动， 38 个周提出申请并解释为什么应该把地址选择它们那里（甚至有些州内部也有竞争）。当最终的地址确定为德克萨斯州（达拉斯的南部）的时候，对该项目的支持声音几乎一下子都倒戈相向了，并把它称为是“德克萨斯的地方建设经费”。 该项目为了吸引地方荣誉和经济发展，而把基调定位于非科学的公众方面。该项目的卖点就是它会确保美国科学在全球处于领先地位，对地点的竞争也被提升到该地址会吸引全球重视的低位，有些事情并没有向预想的那样促进深入的合作。相似地，该项目主张它能以给本地区带来游客和产生副产品（比如，让德国和日本把以前用在加速器中的超导磁铁用来建设磁悬浮列车）的形式带来经济效益，但是过于关注经济效益导致了对地方建设经费的批判。 简言之，对各种利益群体开展一个就该项目的优点而不是对其要解决的问题的科学研究项目也许不是一个在该项目长期运行中可以持续的且涉及到粒子加速器各种挑战的说服性策略。观察一下刚提出的下一代粒子加速器——国际直线对撞机（ ILC ）——在地址的选择上不疏远任何一个国家，也不牺牲非科学呼吁的可见性的情况下如何吸引众多资金以及协作方面的困难应该是很有意思的事情。 大众文化中的粒子加速器 由于很多原因，粒子加速器在科学传播方面也是有意思的，如果之谈机器方面的事情就显得肤浅了。粒子加速器促使很多科幻作者和影视剧导演发挥了自己的想象力。比如，（因撰写畅销书《达芬奇密码》一书而名声鹊起的）丹布朗撰写了一部名为《天使与魔鬼》的小说，在该书中欧洲粒子物理研究中心既是背景的一部分，也是故事情节的核心元素（虽然在该书中欧洲粒子物理研究中心被以小说化的形式体现出来）。 与核辐射发光与众不同的是切伦科夫辐射。从技术上来说，辐射发光应该是深且鲜艳的蓝色而不是通常所描述的绿色（比如 20 世纪 70 年代电影中描述的那样，比如《哥斯拉》），并且从技术上来说切伦科夫辐射是粒子加速的产物，而不是核衰变的产物，所以在现实世界中观测这种光的最好方式就是观看粒子加速器。利用正电子和反质子（反物质的基本组成元素）的科幻电影数不胜数。早期的《星际迷航》中的情节把反物质描述为能量的源泉，而没有提到我们可以利用粒子加速器的单独存储环来制造反物质。 （译自ESTC，仅为学习）

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[转载]我国HI-13串列加速器安全运行10万小时

Fangjinqin 2012-6-27 17:37

作者：吴晶晶 来源：新华网 发布时间：2012-6-27 15:32:19 选择字号： 小 中 大 我国HI-13串列加速器安全运行10万小时 记者6月27日从中国原子能科学研究院获悉，中国原子能科学研究院HI-13串列加速器于6月18日9时40分实现安全运行10万小时。这标志着我国低能核物理研究从弱到强，形成了完备的学科创新体系，并取得了一大批具有国家需求背景和国际先进水平的研究成果。 坐落在中国原子能科学研究院的北京串列加速器核物理国家实验室，是我国低能核物理研究基地。作为实验室的主体设备，HI-13串列加速器自1986年建成后，二十多年来为国内外50多个研究机构几百个课题提供了从氢到金40多种离子束流，累计提供实验束流超过8万小时。原子能院科研人员通过HI-13串列加速器在核物理基础研究、核技术应用研究、核数据研究及航天微电子器件单粒子效应研究领域，取得了一批具有国际、国内重要影响的科研成果，为提高我国在国际核物理界的地位发挥了重要作用。 据介绍，为满足国民经济建设的需求和国防科技各领域的需要，促进核物理研究的进一步发展，作为原子能院四大科学平台建设项目之一，串列加速器升级工程于2011年4月28日正式开工，将于2014年4月建成世界上首台100MeV紧凑型强流质子回旋加速器。同时，原子能院还将积极引进超导直线加速器和多粒子可变能量回旋加速器，建设先进放射性核素装置等终端设备，促进串列加速器综合科研能力提升。 原子能院有关负责人表示，这一工程的建成和应用，将开拓核物理研究的新方向，满足国际前沿科学研究的需要和核工业、航空航天等领域的国家重大需求，实现核物理与天体物理、材料科学、生命科学、加速器技术等多学科的交叉发展。

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光荣与希望：国家科技进步的推动力量

kejidaobao 2012-3-21 14:53

文/杨书卷 2月14日，又逢中国科技界的最高盛会，国家最高科学技术奖迎来了第12届获奖者——著名加速器物理学家谢家麟院士与著名建筑学家吴良镛院士，他们从国家主席胡锦涛手中接过象征着中国科技界最高荣誉的获奖证书，成为该奖项设立以来的第19位和第20位得主，掌声再一次为灿烂夺目的“科学巨星”响起。 国家最高科学技术奖的获得者不仅是科学领域里的领军人物，其人格品质与高尚情操更是每个人学习的榜样。本届获奖的科学家谢家麟院士，在有限的人力物力下，艰苦创造条件，奠基和开拓了新中国的高能粒子加速器事业，这是中国自“两弹一星”后，最高精尖技术含量的突破性项目；而吴良镛院士的名言“一个真正的建筑大师，不仅看他是否设计出流传百世的经典建筑，也看他是否能让自己国家的老百姓居有定所”，更是无比深情地传递出一位建筑大师对普通民生的浓浓关切。这些科学家“标杆”的树立，足以成为整个社会效仿的精神榜样。 国家最高科学技术奖又一次将这些杰出的科学家推到公众视野，让科学家背后的故事为更多的人所熟知，使他们的科学探索经历引起全社会的关注和尊敬；其荣誉与象征意义已远远超越对科学家个人的奖励和激励，而辐射至中国科学界的整体，在时代赋予科技更高的责任时，也激励科学家有更多的勇气担当时代精神的代言人，获奖不是终止，而是开始（2月14日新华社消息）。 一个科学家的成长成才不仅在于自身努力，还要有配套的合适外部环境。近日，中国科学技术协会与中国长江三峡集团公司签署的战略合作协议“中国科协三峡科技出版资助计划”正式进入全面运作，这一项目计划从2012年开始，在未来5年内斥资2100万元人民币，每年在全国范围内遴选60名左右的优秀科技人才，资助他们出版原创性的高水平科技著作，满足那些最具创新能力的科技人才的迫切需求，希望为有潜力成为未来科技领军人物的中国科学家开辟出一条脱颖而出的“绿色通道”。中国科协常务副主席、书记处第一书记陈希认为，中国科协是全国科技工作者的群众组织，在组织开展学术交流、科学普及、人才举荐、决策咨询等方面，具有独特的学科智力优势和组织网络优势，这将是一次共同为建设创新型国家献计出力的战略合作。 “中国科协三峡科技出版资助计划”由中国科协所属的中国科学技术出版社承担，社长苏青表示，资助的科技著作必须对促进科技创新发展有重要意义，同等条件下，优先资助45岁以下的青年科技工作者、中国青年科技奖获得者和全国百篇优秀博士论文获得者，优先资助科技工作者出版首部科技著作。目前，“中国科协三峡科技出版资助计划”已开始全面接受推荐申报材料。 此时此刻，中国科技界也频传出佳讯，中国科学技术大学教授、2011年增选的最年轻的中国科学院院士潘建伟与同事在国际上首次成功制备八光子薛定谔猫态，被赞誉为“量子光学领域的一个重大进展”，该项研究成果2月12日发表在Nature Photonics上。 多粒子薛定谔猫态的实验集中体现着量子操纵的核心技术，而实用化的量子计算，必然无法绕过对多个量子态的相干操纵。因此一个形象的比喻是，一个多粒子纠缠的实验平台如同驾驭量子计算的航空母舰，凭借这个载体才有可能施展拳脚，研究各种量子计算的方案。潘建伟小组从2002年开始就一直“锁住”这一宏大的目标，并分别于2004年、2007年在国际上首次成功实现对五光子、六光子纠缠的操纵，并在此基础上，通过优化每个细节，发展低噪声八光子干涉仪，又首次实现了八光子薛定谔猫态，引发了科学界的广泛关注。 在很大程度上，一个国家多粒子纠缠操纵的发展水平就代表了其驾驭量子计算的能力，一直是国际上竞争非常激烈的领域。审稿人评价潘建伟小组的工作是“一个出色的成就，光学量子计算领域至今最先进的实验”，这一成果表明，中国在多粒子纠缠研究领域再次抢得先机，保持了国际领先水平（2月16日《中国科学报》）。 2月10日出版的Science也发表了一篇中国学者的最新研究成果，复旦大学李辉教授与陶寰副教授合作研究发现，“如果全世界的语言有一个‘通天塔’的话，那么它应该在亚洲的里海南岸”。 在过去的研究中，因为人类起源于非洲，语言学家普遍认为语言扩散中心也在非洲。但李辉等人此次使用新的“计算生物学”方法，收集了全世界95个语系的579种语言资料，析解“语音多样性”的分布规律后认为，欧亚大陆的语言语音比较复杂，而非洲的略简单，美洲与澳洲更简单，语音最复杂的前几种语言都出现在中国，全世界的语音分布指向语言的扩散中心可能在亚洲。 李辉认为，语言的不同体现在语法、词汇和语音3个方面，其中语音最有规律，也是最有特征性的东西，相当于语言“基因组”中特殊的标志性标记，“计算生物学”正是以语音为突破口，用计算机来分析语言“基因”，为人类语言的起源提供了崭新的解释方式，中国科学家再次赢得了荣誉。 科学家是一个国家不断创新、兴旺发达的不竭动力，当具有强烈的创新精神、创新意识、创新才能，引领学科发展新方向，并能够以国际化的视野带领这一领域不断前进的科学人才不断涌现时，中国才能迈向真正的世界科技强国。让我们努力营造良好的人才成长氛围，期待这一天的早日到来。■

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[转载]美国万亿伏特粒子加速器发现疑似上帝粒子信号

Fangjinqin 2012-3-9 20:40

美国万亿伏特粒子加速器发现疑似上帝粒子信号 隶属于美国费米国家实验室的“万亿伏特粒子加速器”（Tevatron），在长达20年的时间内它一直占据着世界最强大粒子加速器的位置 北京时间3月9日消息，美国“万亿伏特粒子加速器”（Tevatron）项目的科学家们近日表示他们在数据中发现了多个疑似希格斯玻色子的信号，其质量数大致和欧洲大型强子对撞机（LHC）得到的结果相同。这一发现增加了这样一种说法的分量，那就是希格斯粒子可能存在于125吉电子伏特质量数附近。这种神秘粒子被认为赋予了所有其它粒子以质量。然而，这些新的数据本身仍然不足以从统计学角度上增加这项发现的可靠性。目前研究人员们已经将他们的结果在近日于意大利举行的物理会议上公布。 “万亿伏特粒子加速器”（Tevatron）隶属于美国费米国家实验室，它在长达20年内一直占据着全球最强大粒子加速器的位置，但是在2011年却因为延长其资金拨款的谈判失败而被迫停止运行。然而和所有其它粒子加速器一样，Tevatron在其运行过程期间已经积累下海量的数据需要分析。 最新的数据暗示希格斯粒子可能存在于115~135 GeV之间，置信度为2.2Σ。这一数值是质子质量的120~140倍，质子是原子核的基本组成部分，它存在于每一种原子的原子核内。在物理学上，这种置信度就意味着有1/36的几率这种信号是一个误报或者噪音，这一数字是远远低于5Σ这个被视作可宣布为“正式发现”的物理学黄金标准的。 然而让这一发现更加显出其重要意义的一件事情在于，尽管两者采用的方法大相径庭，但是欧洲的大型强子对撞机同样在其数据中找到一个峰值，并且这个峰值出现的质量位置恰好和Tevatron的结果非常接近。 LHC的做法是将质子进行对撞，而Tevatron则使用质子和它们的反物质粒子，即反质子进行对撞。这两项实验的目的都是想通过观察这些高能粒子在衰变后的情况来搜寻希格斯粒子的踪迹。在Tevatron，这些数据是由底夸克和它的反物质伙伴——反底夸克对撞产生的，而在LHC，主要的探测目标则是对撞时产生的光子。 鲍勃·罗瑟（Rob Roser）说：“这是一台不同的加速器，不同的探测器，不同的衰变过程。”鲍勃是CDF探测器项目的发言人，这是安装在Tevatron设备上的两台主要探测器之一。他告诉BBC记者说：“它正在让图像变得清晰起来，让事情变得更加有说服力。但是我们还没有达到我们期望的那样自信。”他说：“我只是希望我们两家中至少有哪一家能有更多的数据，这真让人沮丧。”而在LHC，两台安装在其中的主要探测器——CMS和Atlas同样在周三举行的会议上报告了他们的进展，但是相比去年他们报告的内容，今年这一次的报告中仅仅提供了些许更进一步的数据。 但是这一切的艰难困境在今年下半年将会被一扫而空，因为科学家们计划今年将获得相当于2011年全年3倍的数据量。然而，近期对于Atlas数据进行的分析结果已经排除了122.5 GeV以上区间的可能性。Tevatron的数据则帮助科学家们排除了质量超过147-179 GeV的情形，这一数据同样和LHC的结果相当吻合。 正如先前所言的那样，如果希格斯玻色子真的存在，那么它可能存在的范围已经被缩小了。 托尼·魏伯格（Tony Weidberg）是一位牛津大学的物理学家，他在LHC的Atlas探测器项目工作，他说Tevatron的探测结果符合一种“较轻”的希格斯玻色子的设想。 他告诉BBC记者说：“这很有趣，因为这是另一个小小暗示。它暗示我们到今年年底时将有可能发现这种粒子，而不是宣布排除了这种可能性。”他说：“证据就隐藏在LHC的数据中，我们今年就将找到它；到今年年底，我们将走出模糊和不确定，得到清晰的证实或排除的结果。对我来说，不管结果如何，这两个结果中其中任意一个的确认都将让人兴奋不已。” 更多阅读 英国每日邮报相关报道（英文）

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[转载]谢家麟寄语青年科学家：潜心科研 耐住寂寞平凡

dongzg101 2012-2-19 03:31

谢家麟寄语青年科学家：潜心科研 耐住寂寞平凡 中国粒子加速器事业的开拓者和奠基人之一、著名加速器物理学家、国家最高科学技术奖获得者谢家麟院士2月17日寄语青年科学家：要能够耐得住“寂寞”与“平凡”，潜心科研。 中国科学院高能物理研究所当天在北京举行谢家麟院士荣获2011年国家最高科学技术奖庆祝会，年逾九旬的谢家麟院士在会上讲话时作上述表示。他认为，2011年国家最高科技奖的获得，不仅是对他个人的奖励，更应该理解为国家与人民对中国高能事业所取得的成就的肯定，对中国从事高能物理研究几代人努力的嘉奖。 谢家麟院士说，当今中国的科技投入力度空前，青老年科学家济济一堂，这是中国高能事业发展的基石。但也应该清醒认识到，当今国际上存在着科技发展的巨大挑战，年轻的科技工作者特别是青年科学家任重道远。作为老一代科研工作者，他希望年轻科学家们，善用资源，做出一流的工作；坚持科学实践；坚守踏实、诚实的科学作风；淡泊名利，潜心科研，要能够耐得住“寂寞”与“平凡”。 “石室宝藏观止矣，跃登天马莫淹留。”谢家麟院士引用自己游览敦煌石窟时写过的诗句称，“在我们祖先叹为观止的辉煌成就面前，我们作为中华民族的子孙，不可停顿自满，要抓住机遇，奋勇前进。我愿以此与在坐诸位共勉”。 中科院院长白春礼，著名华裔物理学家、诺贝尔奖得主李政道，日本高能加速器研究机构黑川真一等，纷纷致信祝贺谢家麟荣膺国家最高科技奖。白春礼希望中科院全院广大科技工作者特别是年轻一代，以谢家麟院士为榜样，推动中国科技事业加快发展。李政道手书贺信称，“家麟兄：兄系中国加速器物理之第一人，恭喜获国家最高科学技术奖。”黑川真一请谢家麟院士好好照顾自己，并“继续引导像我这样的年轻一代加速器科学家”。 相关专题： 谢家麟吴良镛获国家最高科学技术奖 特别声明：本文转载仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性；如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用，须保留本网站注明的“来源”，并自负版权等法律责任；作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜，请与我们接洽。

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学问高人品高

热度 1 sermonizer01 2012-2-17 08:19

谢家麟老先生在获奖后说： 我是很一般的人，既不十分聪明，也不十分能干。我能获奖，说明一个人不管资质如何，只要不断努力，就能取得成绩。这个奖虽然是颁给个人的，但我认为这是对我们整个加速器团队的肯定，是对几代人工作的褒奖。

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亥姆霍兹加速新型加速器的开发研究

Helmholtz 2011-12-30 15:53

亥姆霍兹加速新型加速器的开发研究 有越来越多的粒子加速器被用于医学、生命科学和材料研究。新型加速器元件设备的研发和建造已成为一项迫在眉捷并因此获得亥姆霍兹联合会大笔经费资助的项目：六家亥姆霍兹中心、两个亥姆霍兹研究所，11所高校与两个马克斯.普朗克研究所与马克斯.玻恩研究所将相互配合联合参加“加速器研究与发展专题项目”（ARD）。该项目将于2011至2014年期间获得总额1670万欧元的拨款，之后项目资助将合并到现行的计划优先的资助模式中。 在亥姆霍兹联合会内部，粒子加速器已在核物理和粒子物理两个领域带来了许多突破性进展，并直接推动了亥姆霍兹联合会DESY，GSI，KIT，FZJ，亥姆霍兹柏林中心、亥姆霍兹德累斯顿罗森多夫中心的光子研究和加速器技术的发展。 如今加速器正越来越多地用于活体研究、生命科学和纳米材料研究以及某些特定应用领域，例如离子射线治疗肿瘤。此钱人们也在探讨源自粒子加速器的类激光紫外辐射用于计算机芯片制造的可能性。 “在过去这几年中，加速器技术已发展成制约快速进步的一项关键技术。我们因此需要强强携手、整合德国研究机构之间的力量”亥姆霍兹联合会主席于尔根.米勒克教授。 “加速器研究与开发专项”（ARD）将由从联邦政府的研究与创新的联合协议承诺的额外追加的科技经费拨款中获得资助。 ARD专项将为具有各自优势的德国科研机构创造一个网络化的、有协同效应的合作平台。这个平台将是未来国际合作的出发点并提升德国加速器技术在国际上显示度。主要研究课题包括超导加速器技术、新型粒子源、电子-光子相互作用和超短粒子串以及圆形加速器和超高梯度加速器等新概念。另外一项重要任务就是培养年轻科学家。 亥姆霍兹中心 ： 项目协调发言人 ： 莱因哈德 . 布林克曼博士 ( Dr Reinhard Brinkmann ) ， DESY 德国电子辐射同步加速器DESY 亥姆霍兹德累斯顿罗森多夫中心 HZDR 于利希研究中心 亥姆霍兹重离子研究中心GSI 卡尔斯鲁厄理工学院技术KIT 亥姆霍兹柏林材料与能源中心HZB 其他合作伙伴 ： 亥姆霍兹耶拿研究所 亥姆霍兹美因茨研究所 柏林洪堡大学 波恩大学大学 达姆施塔特工业大学 多特蒙德工业大学 杜塞尔多夫大学 法兰克福约翰.沃尔夫冈.歌德大学 汉堡大学 美因茨大学 慕尼黑大学 罗斯托克大学 伍珀塔尔大学 马克斯.普朗克嘉兴量子光学所 马克斯.普朗克慕尼黑物理所 马克思.柏林玻恩研究所

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米拉围脖：狼狈可以为奸

liwei999 2011-11-30 16:45

狼狈还能为奸，不同领域的人之间更应该合作。 作者: mirror (*) 日期: 11/24/2011 07:35:48 最好的“狼狈为奸”的要数基本粒子和加速器两家了。要钱的是基本粒子的人，用钱的是加速器的人 。一个技术，只有别人用了，尤其是化学的人用后，事态就大不一样了。 ---------- 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。 事情的提法比较微妙。应该说依然是粒子物理是“主要客户”。 作者: mirror (*) 日期: 11/24/2011 17:45:25 这是看“主”和“要”。如果看数量和人数，医疗用的加速器也许最多。不过从能量上看，癌症治疗用的加速器都很小。 ---------- 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。 生物领域里也有干不完的活儿，而且是说为了人类的健康。 作者: mirror (*) 日期: 11/24/2011 08:18:37 有了这面“锦旗”，很多事情就都可以“忽悠”了。 ---------- 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。

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中微子赛跑进入冲刺阶段

热度 9 caojun 2011-11-11 02:16

中微子与光速的赛跑还没有落下帏幕，中微子实验之间的竞赛已开始进入冲刺阶段。 昨天在韩国首尔的《LowNu 2011》大会上，法国的Double Chooz实验公布了初步结果， 有振荡的置信度是1.7倍sigma。这个置信度说明不了太多问题，但公布这个结果的举动有点出人意料。大部分人以为他们会等一等再公布。 Double Chooz的中微子能谱。红线和蓝虚线，你觉得哪个跟数据点符合得更好？红线为有振荡，蓝线为无振荡。 自从1998年证实中微子振荡以来，通过一系列的太阳中微子实验和大气中微子实验，测出了2组共4个振荡参数。剩下的第三种振荡模式还没有测到，而与之相关的混合角 和CP破坏相角不仅是基本的振荡参数，而且与宇宙起源相关，因此大家都把注意力集中到了这里。（ 注：发现第三种振荡模式，与测到 不为零这两种说法等价 ） 加速器实验可以测量 。日本的T2K已开始运行，美国的Nova实验正在建设。不过仅就 测量而言，加速器实验没有优势，因为它与CP破坏的大小和物质效应相关，物理上不干净，现有实验的灵敏度也不高，要靠运气。反应堆中微子实验则比较干净，能唯一确定 ，也便宜很多，因此在2003年左右，国际上先后提出了8个实验方案，其中大亚湾中微子实验条件最好，设计精度最高。 在此之前，最好的测量结果来自Double Chooz的前身——Chooz实验，它没有发现振荡，证明 很小， 0.17。在2003年左右，一般认为 可能非常小，为了给未来的中微子实验指明方向，国际上提出需要将测量精度提高到0.01。实际上只有大亚湾实验能达到这一精度。大部分实验方案都因此先后夭折，但是法国的Double Chooz实验和韩国的RENO实验不愿放弃，虽然他们的条件和设计精度远不如大亚湾，也活了下来。同一个测量有8个竞争方案，最后有3个实验做同一件事，在高能物理界是很罕见的。 由于在核电站内建设，三个实验都碰到了类似的困难，进度都 比预期慢。今年6月，日本的T2K实验出人意料的发布结果，说观察到了6个电子中微子 事例，说明 可能比较大， 不为零的概率为2.5倍标准偏差。 本来一般实验是不会这样公布结果的，怎么也要再取点数据，达到3倍标准偏差的确认水平，然后堂尔皇之的声称： 我们发现了第三种振荡模式 。 3月份的日本地震，不仅震出了福岛核电站事件，也震坏了日本散裂中子源的加速器。而这个加速器是给T2K提供中微子源的。 因此 T2K发表了这个半吊子结果 。 由于事例的分布有点古怪，也有不少人不相信这个结果，认为是没有扣干净的本底。 美国的MINOS实验也因此仓促地放出了一个非正式的报告，也倾向于 不为零，概率为1.7倍标准偏差。再下来就更有意思，两组唯象理论家分别对其它中微子实验的二阶效应做了拟合，说 很大，不为零的概率达到了3倍标准偏差。 是不是真的很大呢？大家把注意力放到了反应堆中微子实验上。如果得到了反应堆中微子实验的确认， 的大小就比较可靠了。大亚湾实验的设计精度远高于另两个反应堆实验，实验规模也大得多。一旦大亚湾发表初步结果，就比这两个实验运行三年的最终结果都要更可靠、更精确。因此他们要想方设法在此之前做点成绩出来。 法国实验利用原有的地下实验室，省去了很多建设时间，因此最早开始取数。当然也受制于原有的实验室条件，精度无法进一步提高。去年底完成了远点探测器的安装，经过一段时间的调试，2011年4月宣布正式开始取数。但是近点要等到2013年。只靠远点，他们的精度高不了，因此没有什么竞争力。韩国实验跟法国一样，规模小，只造2个探测器（大亚湾是8个）。同时他们只有韩国人参加，没有吸引到国际合作者，人手很少，因此探测器比较粗糙。不过他们2011年8月份远近点同时开始运行，如果他们探测器不出问题，数据分析也进展顺利的话，将能够给出比较好的结果。 韩国人原计划今年4月开始运行，曾在美国开会的时候公开说请了韩国科技部的官员4月去剪彩，可能因为液闪的技术问题，没有实现。等大亚湾实验8月15日宣布近点开始运行后，他们紧跟着说RENO已经在8月1日开始远近点同时运行了。这种大型实验的启动、发布，一般总要发布个新闻，知会国际同行们一声。同时，由于他们申请了主办《LowNu》会议，一般认为，RENO会在会议上发布初步结果。由于RENO是远近点同时运行，精度要比法国实验高很多，一旦发布初步结果，法国人就没什么事儿了。这就是我们看到的开头一幕，法国人拿了个1.7倍标准偏差的结果出来，分析也显得有点粗糙。没想到韩国人没有出结果，称人手紧张，没有完成分析，打算明年3-4月份发布。感觉是给韩国人涮了一把。 在地球另一端的瑞士，也有一个国际会议在同时举行。法国实验组在报告中说：这次不会报告物理结果。第二天在韩国的会议报告出来后，他们的报告人又加了一个报告，把刚公布的结果报告了一遍。说对不起，昨天我没有获准报告物理结果。奇怪的是，昨天特地强调没有结果干吗？难道是真的今天才知道？ 在同一会议上，这一阵闹得沸沸扬扬的OPERA实验，报告了一下他们的本职工作（不是超光速），同时声称，如果 这么大的话，他们也可以测出来，准备下一步去分析这个数据。大概是自己惦量着跑羸光速胜面不大，转而跟人来赛。 大亚湾实验明年将全部投入运行。T2K、MINOS、Nova、OPERA、Double Chooz应该都拿不出更象样的结果了。如果韩国人干得不错，运气也不错， 也确实很大，那只能说我们运气不好。如果设计之初不是普遍认为 非常小的话，根本不用花这么多力气，将设计精度定在0.01，这样会快很多。 也有可能韩国人运气没那么好，那么我们能成为首先发现第三种中微子振荡模式的实验。当然最终最精确的结果肯定是我们的。 到明年，应该一切都清楚了。 红点是假定 =0.085，大亚湾明年全面运行后，取数三个月后的结果。T2K与MINOS的结果与CP相角和物质效应等因素有关，因此是一个很宽的带子，黑线为对应不同CP相角的中心值。

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科学发展的核心力量在于哲学的创新

热度 4 daodezhenjing 2011-10-27 10:30

　　近现代科学的所有成就几乎都是建立在分而析之的基础之上，在它看来，只要找出了组成这个世界的最小基本砖块，这个世界的秘密就找到了。可事实却是很残酷的，无论你花再多的钱，建再大的加速器，都是无济于事的，因为这个世界根本不存在死寂不变的最小砖块，世界的特点就是变，当年毛主席都说世界是无限可分的，就是基于对变的哲学辩证，如果真的存在这些基本砖块，那就是变就成了一句空话了。即使不存在这些基本砖块，那么世界的秘密是什么？我们如何去发现？ 　　认识这个世界有两种方式，一种是哲学的思辨，一种是科学的观察。两者是相辅相成的，缺一不可的。这是因为这个世界有两部分组成，一部分是可观察的，一部分是不可观察的，而且不可观察的占据这个宇宙的绝大部分，主导着这个世界的发展。科学能够帮助我们认识可观察的世界，却无法帮助我们了解不可观察的世界，这就需要哲学的帮助，哲学可以为科学提出原理，科学可以为验证这种原理提供依据，进而提出新的原理，科学就是这样一步步发展而来的。离开了哲学，科学发展的前景就会黑暗一片。 　　或许有人会问，哲学能够告诉我们些什么？让我们看来历代的哲学家是怎样理解世界的秘密的。在他们看来，这个世界是统一的，不仅在组成物质上，而且在运动原理上也是统一的，因此，自然的秘密不是什么可观察的东西，而是一个无形无象、无所不在的原理，它就存在于自然的每一个事物当中，当然也存在于每一个人的日常生活当中，只要我们能够不断地反思自己，就能够找出这个原理，进而理解支配万物的规律。哲学就是一门通过认识自己来认识世界的学问。 　　科学是在文艺复兴运动中发展起来的，而文艺复兴的核心思想就是打倒上帝，解放思想。可如果我们能够反思一下上帝的真正本义，就能够知道这个上帝是客观存在的，它不是什么人格化的神，而是物质的上帝，支配物质运动的规律，自然科学的心飞速发展正是基于“自然规律神圣不可侵犯”这个原则的建立，如果根本没有什么必然性的规律，科学家们的动力何在？就是相信了这个规律的存在，科学家们才孜孜不倦地探索这深藏自然背后的原理，如牛顿和爱因斯坦，都一直相信这个上帝的存在，这才做出了巨大的科学发现。 　　可能不少人觉得古人很无知，其实这是一种偏见。就拿上帝这个概念的创造来说，先哲们并不是不知道这个上帝的本义，而是如果用这个本义给公众讲没有人愿意接受，不相信规律的人的结果只有一个，那就是受到规律的惩罚。为了让人们更好地生活，这才创造了上帝的概念，目的就是让人们能够接受这种正确的观念，进而指导人类的生存。中国的先哲不也是这样吗？除了老子弄了一篇玄之又玄的关于“道”的文章来说明这个规则，更多的人都是用隐喻的方式来说明的，如农夫和蛇，如果真的要给老百姓讲什么蛇的本性，恐怕是没有几个人愿意听。 　　今天的自然科学发展看起来富丽堂皇，没有多少发展的能力了，其实不然，我们对未知世界的认识还远远没有到头。最显然的一点就是对人的认识，要知道，科学的存在就是因为自然秩序的存在，科学的目的就是要挖掘隐藏在表象背后的自然规则，进而指导人的生存。科学最终的目的是什么，那就是认识我们自己，关于人的科学才是科学中的科学，可我们对它认识多少，我们不知道为什么活着，更不知道如何来活，如此的科学怎么能说已经到头？可科学发展的下一步究竟该如何？这就要我们的思想家们先提出原理，指明方向，只有这样，科学才能够进一步发展。如果盲目相信眼前的成就，固步自封，人类对自己的认识永远只是一个谜，甚至远远落后于古人对人的认识。比如对人与自然关系的认识，古人早就知道整体的自然决定局部的人，疾病就是人与自然矛盾激化的产物，可我们现代人呢？由于观察不到人与自然普遍联系的物质基础，就不相信这种联系的存在，结果连疾病的正确原因都找不到了，这样怎么可能治好疾病，医学对众多身心疾病和不治之症的无能不是很好地说明了这一点吗？ 　　科学要发展，就不能离了哲学，它可以为我们认识不可观察的世界立下头功，如果没有它，科学如何来认识它们，难道还要靠观测仪器的进一步精密吗？要知道，组成仪器的原子也是一个有秩序的物质结构，而且这个结构并不是孤立存在的，否则早就按照热力学第二定律走向无序化了，它之所以能够让巨大的原子能稳定存在，就是因为它是一个和外在世界变化不断相互作用的物质系统，况且它的物质组成和被观测的世界本质上并没有什么两样，如果我们迷信于它，就会闹出一患的笑话，因为它也会欺骗我们，它只给我们看那些有秩序的物质，而对那些无秩序的物质视为不见，让我们觉得这个世界就是一些粒子的机械构成。这样的笑话还少吗？我们该考虑一下科学的一步发展了。

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永别了，曾经的“能量最强加速器”！

daodezhenjing 2011-10-23 15:34

　　美国能源部下属的费米国家加速器实验室30日举行仪式，宣布永久关闭曾保持“能量最强加速器”称号20多年的万亿电子伏特加速器。万亿电子伏特加速器始建于1983年，在投入运行后的20多年里，它一直是世界上能量最强的对撞机，直到2010年初被欧洲核子研究中心的大型强子对撞机超越。运行期间，万亿电子伏特加速器在高能物理领域取得多项成果，其中包括1995年发现一种宇宙最基本构成材料——“顶夸克”和2000年发现构成物质世界的一种最基本粒子——“陶中微子”。 　　费米实验室主任皮埃尔.奥多内在关闭仪式上表示，万亿电子伏特加速器对理解组成宇宙的基本物质和它们如何工作做出了“显着贡献”，其关闭代表着费米实验室“一个时代的终结和另一个时代的开始”。

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[转载]《科学》：美国高能物理学走到十字路口

热度 2 caojun 2011-10-2 19:08

《科学》：美国高能物理学走到十字路口 其唯一粒子对撞机Tevatron将于9月关闭 （为方便自己查阅而转贴的新闻） 1月10日，美国能源部宣布因无力支付每年高达5000万美元的运行费用，将于今年9月关闭其唯一的粒子对撞机——万亿电子伏特加速器（Tevatron）。该粒子对撞机由位于伊利诺伊州的费米加速器实验室运行。 据最新出版的《科学》杂志报道，费米国家加速器实验室是美国最后一个致力于粒子物理实验的实验室，科学家们估计，由该实验室运行的万亿电子伏特加速器有望于2012年探测到“上帝粒子”——希格斯玻色子。如今，寻找希格斯玻色子的任务落在了欧洲的大型强子对撞机（LHC）上。 美国能源部的新决定让部分科学家松了一口气，因为这为其他新项目提供了新机会，但美国的粒子物理学家们却忧心忡忡：美国高能物理学今后的路该怎么走？ 《纽约时报》在一篇题为《万亿电子伏特加速器》的社论文章中指出，物理学是一个国际合作的事业，费米国家实验室仍然是来自世界各地的科学家的家，许多实验还将在这里进行。然而，目睹美国高能粒子物理学一个时代的结束，仍令人伤感、惋惜。 高能物理之路一波三折 不久之前，美国的粒子物理学家们制定了美国粒子物理未来10年的路线图，但是，该项目却因官僚障碍、耽搁和不可预见的费用而受到重创。能源部每年用8.1亿美元的经费支持高能物理研究，现在，部分观察家担心能源部是否有能力支持这个路线图项目。 费米国家加速器实验室创建于1967年，隶属于能源部，位于伊利诺伊州巴达维亚附近的草原上。从1983年开始，实验室的科学家们一直在用万亿电子伏特加速器创建亚原子粒子间的撞碰，他们希望这些神奇的碰撞轨迹有助于他们揭示出物质的基本构成，1995年，他们发现了一个基本粒子——顶夸克，他们最终的目标是发现希格斯玻色子。4年前，他们经历了一场危机。与欧洲粒子物理实验室的大型强子对撞机相比，费米实验室的万亿电子伏特加速器已经逊色，他们希望建造能量更大的机器，如国际直线加速器（ILC）。 然而，2007年2月，当物理学家们估计国际直线加速器的费用至少为70亿美元时，能源部官员感到极为不快。在被告知这台对撞机要到2020年中期才能建成时，能源部要求物理学家们提出雄心不宜太大的新项目。 在2008年5月提交的报告中，物理学家们提出了由能源部资助的粒子物理学研究的三个方向。第一个名为“能源前沿”，允许美国科学家参与大型强子对撞机，费米实验室将其重点转向“强度前沿”，用新的质子加速器产生质子和其他粒子，并以精确的细节研究它们。与此同时，粒子物理学家将加入到宇宙学家和天体物理学家之列，探索“宇宙前沿”，探索神奇的暗物质和让空间膨胀的暗能量。 这个新方案实际上规划了万亿电子伏特加速器关闭后美国高能物理的发展蓝图。能源部官员也重申，即使因预算原因不能让万亿电子伏特加速器运行到2014年，能源部也会支持这个领域的发展。 但是，最近围绕两个最大项目所出现的问题给能源部的路线图画上了问号。特别是发生在国家科学基金会（NSF）的争执影响到了费米实验室对中微子的新研究。 费米实验室的科学家们已经在实验中研究了“中微子振荡”，探测中微子的实验已在建造之中，目标是确定描述中微子振荡的最后参数。从2013年开始，由180位研究人员组成的团队将开始在明尼苏达的一个探测器上开始新中微子实验。 与此同时，费米实验室的研究人员们希望建造新项目的核心设施。这是一台名为长基线中微子实验的质子探测器，重量达20万吨，耗资均18亿美元，它所产生的中微子射线将是目前中微子射线强度的3倍。长基线中微子实验将对比中微子和反中微子，寻找二者的不同，以解决为什么宇宙包含如此之多的物质、如此之少的反物质。 长基线中微子实验将落户耗资8.75亿美元的深地科学工程实验室（DUSEL），研究人员希望国家科学基金会将这个实验室建在南达科他州的一座废弃金矿中。美国国家科学委员会负责制定国家科学基金会的政策，2010年12月，国家科学委员会拒绝了国家科学基金会的需求，即提供2900万美元完成DUSEL的最后设计，反对国家科学基金会在实验室基础设施建造上花费4.8亿美元的计划。 费米国家实验室执行副主任Young-Kee Kim说，能源部和国家科学基金会正在商量分摊成本的新方法。她表示，费米实验室不打算在万亿电子伏特加速器关闭后让它1900多名员工中的任何一个人离岗，但如果未来的旗舰项目出现明显拖延，情况可能会有所变化。 宇宙前沿研究遇障碍 宇宙前沿大项目也遇到了麻烦。 1998年，两组科学家希望通过研究一颗名为Ia型超新星的恒星爆炸来解决宇宙的膨胀，进而发现宇宙的膨胀一直在加速。这一发现显示，部分暗能量在拓展空间。劳伦斯伯克利国家实验室的物理学家索·珀尔玛特是其中一个小组的负责人，他认为探讨这些问题的研究人员需要一个专用太空望远镜来瞄准超新星，并以其他方式寻找暗能量。1999年，他的研究小组向能源部提出建议：投资6亿美元建造超新星加速探测器。2003年，这个太空望远镜建议被纳入联合暗能量计划，这是与美国宇航局（NASA）联合的耗资10亿美元的项目。 2010年8月，当国家科学院的一个委员会将这个项目列为未来十年中最值得期待的空间科学设施时，人们都认为它即将启动。但委员会的最后建议是将这个项目与另外两个需要相似技术能力的项目合并，并将之命名为广域野红外线巡天望远镜（WFIRST）。然而，3个月后，当NASA的官员发现另一个新太空望远镜项目——詹姆斯－韦伯太空望远镜的经费从51亿美元膨胀到68亿美元时，广域野红外线巡天望远镜受到了重创。 在巨大的预算危机下，NASA组织了一个“科学定义小组”，希望能提出更有支付能力的建议。科学定义小组负责人是科罗拉多大学的詹姆士·格林，小组希望将新计划的费用降到10亿美元以下。 物理学家仍须努力 当费米实验室的万亿电子伏特加速器关闭后，寻找希格斯玻色子的工作将由欧洲的大型强子对撞机独自承担。大型强子对撞机的设计能量是万亿电子伏特加速器的7倍，在此之前，这两台对撞机一直在竞争最先发现希格斯玻色子的存在，希格斯玻色子是一种预言的粒子，确定它的存在有助于澄清和确证目前的粒子物理学理论。 部分人士担心，如果美国国内的粒子物理学衰落了，美国加入欧洲的大型强子对撞机实验是一个风险。科学家们表示，当美国同意为耗资55亿美元的大型强子对撞机提供5.31亿美元的硬件而获得进入权时，美国占了一个便宜。今天，美国的2800多位实验物理学家中有1200多位正在大型强子对撞机的4个粒子探测器上工作，他们的工作有可能探测到像希格斯玻色子这样的新粒子，这曾是费米实验室的物理学家们希望在万亿电子伏特加速器上实现的梦想。 现在，物理学家们担心，如果所有的工作都转移到欧洲，那么美国的立法者们可能会失去对粒子物理学的兴趣。他们会问：国会有责任资助基于欧洲的高能物理项目吗？ 2010年12月，意大利政府宣布将投资5.2亿美元建造正负对撞机，其中价值1.7亿美元的设备来自美国斯坦福直线加速器中心作废的设备。《科学》的文章指出，如果美国的研究人员希望不仅仅是向项目捐赠仪器，那么能源部就应当筹集几百万美元，资助他们提出的任何实验。 文章最后指出，没有人希望在万亿电子伏特加速器关闭后，美国的物理学家们会到芝加哥去开出租车，但他们确实应该通过政治努力来帮助自己继续走在科学发现的道路上。 《科学时报》 (2011-1-27 A4 国际) 更多阅读 《科学》相关报道（英文）

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[转载]美国最大粒子加速器即将关闭

caojun 2011-10-2 18:59

美国最大粒子加速器即将关闭 （为方便自己查阅而转贴的新闻） 9月30日，高能物理学家将关闭位于美国伊利诺伊州巴达维亚费米国家加速器实验室的万亿电子伏特加速器（Tevatron）。作为这个国家最大的粒子加速器，Tevatron始建于1983年8月，在1/4世纪里，它君临天下，是世界能量最强的原子对撞机。直到一年半前，欧洲大型强子对撞机（LHC）启用，它才屈居第二。 发现顶夸克 从顶夸克的发现、W玻色子质量的精确测量到陶中微子的发现，物理学家在Tevatron上取得过许多重要成果。《科学》杂志的文章指出，2011年9月的最后一个星期，当物理学家们聚集在费米实验室回顾Tevatron的传奇历史时，他们会说，它产生过许多杰出的成就，但没有突破性的发现让物理学家们能够重新思考标准模型中的基本粒子和力。普林斯顿高等研究中心的理论物理学家保罗·兰格克尔表示：“它是一个相当可靠的设施，它没有产生出大的、意料之外的结果，它发挥了自己的作用。” 费米实验室是美国最大的高能物理研究实验室，根据美国总统林登·约翰逊1967年11月21日签署的法案建立，由美国大学研究协会负责运行，受联邦政府能源部管辖。创建实验室的目的是探索自然界最微小的部分——存在于原子中的世界，了解宇宙是如何形成和运行的，提高人类对物质和能量基本属性的认识。为了开展高能物理前沿和相关学科的研究，费米实验室需要建造和运行大型科学设施——加速器，它最著名的加速器就是Tevatron。 1983年8月，Tevatron项目在芝加哥郊外的大草原上破土动工，当时计划耗资1.2亿美元建成世界上最强的粒子加速器——质子和反质子对撞机，6.28公里长的圆形加速器轨道由1000多个超导磁铁构成，它们将质子和反质子按相反方向在真空管中加速到光速的99.99999954％，然后在两个5000吨的探测器中对撞，这种接近光速的高能量碰撞产生了大量全新的亚原子粒子，然后很快衰变。科学家们通过分析这些碰撞“碎片”来探究物质的结构、空间和时间。 回顾28年的历史，《科学》的文章指出，Tevatron最大的成就是碰撞出一个名为“顶夸克”的粒子。1995年3月3日，费米实验室宣布发现顶夸克，这一发现成为世界各大媒体的头条新闻，它是在两个探测器上工作的物理学家的共同胜利，当时，在每个探测器上工作的物理学家大约有450多位。 顶夸克是物质组成的第6种基本粒子，它的发现在物理学上有重要意义。但也有科学家质疑顶夸克的发现是否配得上科学界的最高荣誉——诺贝尔奖。早在1973年，日本物理学家小林诚和益川敏英已经预言在上下夸克之处有第三种夸克的存在；1975年，以色列理论学家哈伊姆·哈拉里将这两个假想粒子命名为顶、底夸克。密歇根大学的理论物理学家戈登·凯恩说：“每个人都知道顶夸克的事。”因为顶夸克的发现，小林诚和益川敏英获得了2008年的诺贝尔物理学奖。 即使那些认为顶夸克的发现应该获诺贝尔奖的科学家也表示，对这一发现授奖有困难，因为这是一个大型实验合作项目，很难确定谁该获奖。 理应更出色 在顶夸克之外，在Tevatron上的实验还证实和充实了标准模型，比如它的探测器精确地测量了W玻色子的质量，这个参数限制了标准模型预言的最后一个尚未在实验中被观察到的基本粒子——希格斯玻色子的质量。希格斯玻色子被喻为上帝的粒子，它是物理学家解释所有基本粒子质量的关键。 顶夸克被发现后，粒子物理学模型所预言的61个基本粒子中的60个均得到了实验的支持与验证，捕获希格斯粒子成为费米实验室的一个伟大梦想。在花了数亿美元后，Tevatron的最后一次升级于2001年完成，经过艰苦的努力，物理学家们没有在Tevatron上发现希格斯粒子，而欧洲大型强子对撞机的启用使得Tevatron被迫关闭。 费米国家加速器实验室第一任主任罗伯特·威尔逊为实验室制定的原则是：杰出的科学、艺术的瑰丽、土地的守护神、经费上的精打细算和机会等。高能物理学家们认为，Tevatron本身就是一项开创性成就。它是世界上第一个使用超导磁铁的加速器。在Tevatron的早期，欧洲粒子物理学实验室CERN的物理学家林恩·埃文斯曾在那里工作，他后来指导了CERN的大型强子对撞机的建造，他说：“在Tevatron，我学会了如何建造超导设备。如果愿意，你可说Tevatron是大型强子对撞机的原型。” 也有科学家对Tevatron和费米实验室提出批评意见。凯恩就认为，费米实验室应该作出比发现顶夸克更大的成就：发现W玻色子和Z玻色子。物理学家们在20世纪60年代预言，像光子携带电磁力一样，这些基本粒子能够传送弱核力。1983年，CERN的物理学家们在超级质子同步加速器上发现了W玻色子和Z玻色子，1年后，因这一发现，物理学家卡洛·鲁比亚和西蒙·范德梅尔分享1984年的诺贝尔物理学奖。 然而，早在1976年，鲁比亚和两位同事就建议费米实验室用Tevatron的前身寻找W玻色子和Z玻色子。实验室的领导拒绝了这一建议，但埃文斯认为，当时的条件不足以实现这个目标，费米实验室的官员正在推进Tevatron的建造，实验室官员们的决定是正确的，“如果他们不决定建Tevatron，我并不认为顶夸克会被发现”。 《科学》的文章认为，尽管Tevatron只发现了它所寻找的东西，但它将作为一个非常好的科学设备留名历史。 《科学时报》 (2011-09-28 A4 国际)

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克什克腾旗之旅一 缘由

sdj 2011-7-22 09:20

好像已经很久没有心情玩了，工作一直很忙，很忙，近期加速器老是处于故障状态，加上高温假临近，得以偷闲，上网看了看，打算去克什克腾旗之旅玩上一圈。因还未成行，搜集到的资料全是网上达人贡献的，大部分我都不知道来自哪里了。仅仅知道很多来自网站 www.mulanweichang.com 毛毛虫的资料。内蒙古道路特点是路好车少，但因经常断路修补，临时路段对于普通小车会很苦，经验是每天最好在加油站及宾馆多问问之后的旅程路况。还有就是经常到毛毛虫的网站去查查路况最新信息。本来这次打算去他那宾馆住的，探探实情，方便大家今后游玩。但突遇贵人安排一切住宿，只能憾憾了。 本次行程精华在乌兰布统深入景点和不容错过的黄岗梁！ 行程日期：2011年7月25日至7月31日 车型：富康车等 人数：四家

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国际合作提高自主创新能力

kejidaobao 2011-6-13 13:35

文/王玲俐，尚智丛 重大国际合作计划促进了全世界科学家在多个前沿学科领域开展合作研究，已成为系统解决人类所面临的共同复杂问题有效途径之一，受到科技界和各国政府重视和积极推动。中国在国际热核聚变试验堆计划（ITER）、阿尔法磁谱仪 (AMS)、欧洲离子加速器（LHC）等重大国际合作计划中，在提高其自主创新能力方面都取得了很好的成绩，培养了一批科技人才。 1 ITER计划 “国际热核聚变实验堆（ITER）计划”是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一，旨在解决人类的面临能源问题。中国积极参与ITER计划，发挥着重要的作用。2009年ITER协同设计网络平台在中国成功落户，以求与国际组之间设计数据信息同步。中国科学家和工程师完成多项高精度的制造任务。由40余名中国专业技术人员组成的ITER技术组，已完成3条长900m、用于ITER 纵场和极向场导体制造的生产线、ITER高温超导68 kA大电流引线、Feeder S弯形超导电缆原型件等一批研究成果，为ITER计划建设做出了重要贡献 。一批科学家已担任了ITER项目国际顾问委员会和国际技术委员会等要职。 中国通过参与ITER计划，大幅度提升中国国际科技合作的层次，所获得的技术创新大大提高了中国超导技术、低温技术、稀有金属材料技术、高电压技术，高精度的等离子控制技术等众多领域的研发能力。掌握了大型国际科学工程项目工程建设与管理经验，锻炼和造就了一批高水平、高素质的科研人员、工程技术人员和管理人员。 2 AMS计划 AMS计划是诺贝尔物理学奖获得者丁肇中发起、多国政府支持、来自16个国家或地区600名科学家参与的重大国际合作项目，旨在太空中寻求反物质、暗物质、暗能量，理解物质世界的起源 。2011年5月16日AMS已成功由美国“奋进号”航天飞机送入空间站，开展长期科学实验。中国为AMS成功地研制了磁体系统，解决了多项关键科学技术问题。中国科学家设计了当前国际上先进磁体系统，它采用了无铁屏、无漏磁及无二极矩设计理念，在轻量化与环境要求方面具有显著的优越性 。在研究过程中，科学家们还解决了在大型空间探测器磁体的设计、大型超临界氦的低温系统等科学问题，研制了世界最大空间应用的1.8 K超流氦低温真空系统，提出了具有空间探测器磁体的二极磁矩补偿方法，解决了在空间运载大型空间探测磁体的技术难题。 通过参与此项大型国际合作团队提升中国在空间学科的国际地位，培育了新型学科发展，推动了工业应用、生物医学、高精度科学仪器等磁体技术的发展，加速中国空间高技术向其他科技领域快速转化。 3 LHC计划 LHC是世界上最高能量的质子对撞机，该计划的目的是认识宇宙起源、物质起源，理解物质世界的基本构成。LHC的隧道里安放了4个探测器，其中的2个探测器CMS和ATLAS研究实验组的负责人由中国科学家担任 ，并承担了LHC数据分析的网络平台的建造工作。中国科学家通过参与ATLAS实验的缪子探测器和电磁量能器的设计和建造，借鉴国外科学家的先进技术和研究方法，中国科学家开展了多项具有独创性的物理分析与研究工作。通过参与LHC计划，中国在物质质量来源问题、超对称理论、是否有额外时空维数等问题上取得了一批创新成果 ，在蒙特卡罗模拟研究、 Higgs物理研究、top物理研究、探测器的刻度研究、宇宙线测试的数据分析等方面也获得了重要实验结果，这对于研究和发展高能量的加速器技术、实现人类对于物质世界的基本组成、宇宙演化过程、现代物理学的基础等科学问题的探究具有重要意义，推动了中国高能物理和基础科学的发展。 中国科学家通过参与具有重大意义的国际科学计划，围绕若干前沿科学领域和技术科学领域开展了国际合作，推动了多个学科的发展，解决了重大科学及关键技术问题，达到了共享科技资源和科技成果、促进自主创新能力的效果。国际合作，为中国科学家们搭建了研究平台，增进了与国外同行的合作与交流，传播着新的科学思想。中国科学家们在国际合作舞台上展示了中国的科技实力，国际学术界赢得一席之地。国际合作，成为提高中国自主创新能力的重要途径。 参考文献 我国参加国际热核聚变实验堆(ITER)计划始末 . 科技日报， 2006-07-04. Wang Q, Song T, Lin C E, et al. On Appl. Supercond . IEEE Trans, 2008, 18: 972-975. 王丹红.我国高能物理学家谈LHC: 我们是国际高能物理的有机部分 .科学时报,2008-11-05. 中国科技产业编辑部.中国科学家积极参与大型强子对撞机实验 .中国科技产业,2010(4): 64. 中国科学家参与世界最前沿、最高能量对撞机研制 . http://hi.baidu.com/zhiyanzhai33/blog/item/bb33de540b45095 ed1090646.ht. （责任编辑 王芷）

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职业人中的“业余性”

liwei999 2011-3-2 10:49

职业人中的“业余性”。 作者: mirror (*) 日期: 03/01/2011 19:01:03 人们往往津津乐道一些 被大牛否定了的重大发现，而很少知道因为没有大牛的“审定”造成的种种失败。因为失败是一种人们、尤其是当事人很不愿意说的事情。其实学问往往就在这些失败里面。国人过去有个说法叫做“缴学费”，广义地讲，是个很有道理的思考。 康普顿散射是个有名的实验。它证明了（自由）电子在单色X射线照射后，散射出来的X射线波长会变长，损失了的能量被电子的反弹带走了。由此证明了X射线也具有粒子的特性，在1927年得了炸药奖。与此匹配的事件是德布罗意在1924年提出了粒子电子具有波动性说法。1927年电子衍射现象被证实，1929年德布罗意得了炸药奖。 闲话休提。“逆”康普顿散射是指电磁波被高能电子“撞击”后波长变短的事儿。因此就有人提议用激光脉冲与加速器中的电子束团“冲突”，获得短波长的X射线的方法。如果这个方法可以成功，就可以取代常规的电子撞击固体靶的X射线光源技术。“如果”的话。这个“逆”现象可以有。问题是用此方法能否得到理想的光源？花多少钱才能得到这样的理想光源？ 明明是物理上不能成的事情，却以为是钱不够的问题，非要堆钱去作。镜某十分佩服这些人的勇气和胆量。今天学问里的“大腕”级人物不多了，结果就是什么样奇怪的课题也可以被投钱。甚至1千万美刀、1亿美刀都可以投入，有些是正在投和已经投。这些投入基本上没有、也不会有什么结果。这样的事情在历史上应该有不少。只是这些话题涉及到学术的“耻部”，人们不爱说。这类学术心态很有些与搞古董有些相似：都想要捡漏儿，因此要打眼。 光与高能电子的反应截面积很小。因此，增大积分截面积无非是增加电子和光子的数目或密度，增加反应的次数。加速器就好比是电池，有个能力的限制，不可能一次加速很多电子。1nC的电荷是个比较大的数量了，相当于有10e10个电子。激光被认为是比较容易得到光子强度的技术。虽说是容易，但是提高了强度，光的反射镜会承受不了。 由于激光的大出力容易得到，一个“邪恶”的想法就出现了：用共鸣腔可以“增加”、“储存”光的能量！！如果共鸣腔的Q值是3千的话，就意味着腔内的光能量增加3千倍。也就是说，使用共鸣腔以及通过“逆”康普顿散射，可以使短波长X射线的通量也可以增加3千倍。这样“美好”的提议“当然”会得到开发研究费的支持，而且还不止是一家。世界上有一家人在搞，第二个人就会以“有人在搞”的理由来申请经费。如果这个“有人”是美国人的话，那么连想都不要想，“跟进不会有错”是人们的“惯性”思考。到了这个份儿上，搞科研与玩股票已经差不多了。 一旦经费下来，现场干活的博士（后）们就惨了。可以被雇佣，但是根本得不到预期的结果事情还要作，相当地痛苦。 如今学术也被细分化了。搞加速器的人不精通光学、甚至不精通物理！用常识来理解共鸣腔，的确是可以“增加”、“储存”光的能量。但是那是指光子一个“模式”中的事情。共鸣腔的Q值增高就意味着只是突出一个特定的模式，而其它的模式都被抑制了。“媚人”的峰值光子数的确是按照N的平方增加，但伴随这这个事态，光子集团能量的半高宽则变窄，成了1／N。因此，总积分后的光子数N是不变的！！！也就是说，不需要用任何实验，就可以知道使用这种单纯的光学共鸣腔技术并不能提高“逆”康普顿散射的通量。 eV能级的光子与GeV能级电子冲突本身是否匹配？欣赏美女与野兽的匹配是否是人类“变态”的心理呢？ 知道不能成事儿而要钱无疑是“欺骗”，不知道不能成事儿而付出努力无疑是“无知”。都说是不要与“民科”打交道。殊不知，职业人当中也有些“业余性”。玩“逆”康普顿散射无疑就是个“民科”的作为。当然，事情并不会是以“失败”结束。这么多钱投进去了，总会有些“成果”的。但是这些“成果”绝对不会是当初要作的X射线。 ---------- 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。 【立委补记】上个世纪80年代日本吹得天花乱坠的第五代以自然语言理解为核心的人工智能计算机的项目就是这样一个忽悠国家亿万金银的劳民伤财的科学研究，是注定没有结果的项目。当时立委已经入了行，有第一线的直觉，就感觉到科学家忽悠起来比任何民科和百姓的总和还邪门。当然，巨额资金投下去，在总体目标全面崩溃情况下，总还有一些直接科学目标之外的结果出来，譬如培养了人才，与某些单科技术的发展。可是论投入产出，只有政府这个傻子才会做。这种热昏的科研大跃进的计划，总不时会冒出来，美国政府项目中也有见到，恰好是立委的专业，所以看得比较清楚。

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发现的经历

josh 2011-2-21 18:38

50年代初期，我们的问题是：找出能解释贝塔衰变（beta decay）的正确理论。这牵涉到两种粒子，一种名叫“涛粒子”（以希腊字母τ代表），另一种叫“非他粒子”（以θ代表）。它们的质量差不多一模一样，可是一种会蜕变为两个“派粒子”（pion）：另一种则蜕变为3个派粒子。其实它们并不只是质量差不多，而且寿命也一样，真是个奇怪的巧合。于是大家都很关心这问题。 　　在我参加的一个会议上，有人报告说，从回旋加速器生产出来的涛和非他，即使在不同角度测量或是粒子的能量不同时，它们的产量比例始终不变：总是多少个涛对多少个非他。 　　当然，其中一种可能性是：两者实际上是同一种粒子，只不过它有时蜕变为两个派粒子，有时蜕变为3个。但没有人会赞同这个想法的，因为物理学里有个定律叫“宇称规则”——那是建立在“所有的物理定律，其镜中影像都是对称的”的假定上。因此，任何东西要不就蜕变成两个派粒子，要不就蜕变成3个。 　　那时候，我还有点搞不清楚情况，我总是有点落后。 　　 其他人好像都一副很聪明的样子，我感觉我追不上。会议期间，我跟布洛克（Martin Block）住同一房间，他是个实验物理学家。一天晚上，他对我说：“你们干嘛那么死守着宇称规则？也许涛粒子和非他粒子根本是一而二、二而一。假如宇称规则错了会怎样？” 　　 我想了一下说：“这就等于说，宇宙定律会分为左旋（left hand）或右旋（right hand）两种，也可以用某些物理现象来定义右旋了。我也不觉得那会有多可怕，虽然那一定有些什么不良后果，我不知道。你为什么明天不问问那些专家？” 　　他说：“不，他们不会听我的，你来问。” 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　不敢面对问题 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　 于是第二天开会时，当我们谈到涛－非他大谜团时，奥本海默说：“我们应该听些新一点、怪一点的意见。” 　　我便站起来说：“我是替布洛克问这个问题的：如果宇称规则错了，会有什么后果？” 　　之后葛尔曼经常笑我，说我当时没胆量用自己的名义问问题。但事实上那不是原因。真正的原因是，在当时我就感觉到那可能是个很重要的想法，谁提出这个问题，往后很可能会名留青史。 　　 李政道站起来，回答了一些很复杂的东西，而按例我又是不太听得懂。会议快结束时，布洛克问我李政道说了些什么，我说不知道，但就我所知，这问题还没有答案——还是有可能发生的。我不认为可能性会很高，但我觉得那是有可能的。 　　拉姆西（Norman Ramsey）问我他应不应该做个实验，寻找宇称不守恒的例子。我说：“最佳回答是，我跟你赌50比1，你什么也找不到。” 　　他说：“那对我而言，机会已经够高了。”但他始终没有进行那个实验。 　　总之，后来吴健雄以实验证明了宇称也有不守恒的时候，而这替贝塔衰变理论带来了许多新的可能性，也启发了一大堆其他实验。有些证明了从核子出来的电子，有一部分飞向左边、一部分飞向右边；更有其他形形式式的实验，全都是跟宇称有关的有趣发现。然而数据是那么的混乱，根本没有人能够把东西拼凑在一起。 　　期间在罗彻斯特举行了一个会议——一年一度的罗彻斯特研讨会（Rochester Conference）。我还是事事落于人后，而李政道已在发表关于宇称不守恒的论文。他和杨振宁作出宇称并不守恒的结论，现在他正提出解释这现象的理论。 　　会议期间，我住在我位于西瑞桥斯（Syracuse）的妹妹家。我把论文带回家跟她说：“我搞不懂李政道和杨振宁说的东西，这全都那么复杂！” 　　 “不，”她说，“你的意思并不是说你无法弄懂它，而是你没有发明它。你没有用你的方法，从听到线索开始做起，把它推演出来。你应该做的是想象自己重新在当学生，把这篇论文带到楼上去，逐字逐句地读，检查每一条方程式。然后你就什么都弄懂了。” 　　我接受了她的建议，把那东西从头看到尾，发现它真的很明显简单。我只是一直害怕去读它，总觉得它太深奥。 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　“我全部明白了” 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　这篇论文提醒了我很久以前做的一些研究，那是跟左右不对称方程式有关的。现在再来看李政道的方程式，我发觉他的答案比较简单：所有东西都是左旋耦合的。就电子及渺粒子（muon）来说，我的推论预测跟李政道的一样，除了我把某些加减号颠倒过来而已。 当时我没想到：其实李政道只不过讨论了最简单的渺粒子耦合例子，并没有证明所有渺粒子都向右旋；但按照我的理论，所有渺粒子会自动右旋。因此，事实上我的推论比他的更上一层楼了。 　　我的加减号跟他用的颠倒，但我没意识到我其他部分全都弄对。 　　我又做了几项预测，全是些还没有人想到过用实验验证的情况。可是当我考虑中子和质子，进行计算时，我的结论无法跟当时已知的中子与质子数据互相印证。这部分有点儿麻烦，不好弄。 　　第二天回到会场，有个叫凯斯（Ken Case）的大好人，把他发表论文的时间分了5分钟给我，让我报告这些新想法。我说我相信一切都是左旋耦合，又说电子和渺粒子的正负号用反了，此外我还在努力解决中子的相关问题。有些实验物理学家问了我一些关于我的预测的问题。会议之后那个暑假，我就去了巴西了。 　　再回到美国之后，我立刻想知道贝塔衰变的研究进展得如何了。我跑到吴健雄在哥伦比亚大学的实验室，但她不在，另一位女士给我看了一些数据，却没有帮助。在我的模型中，电子在贝塔衰变中应该都是左旋的，可是实验显示有时出现右旋的情况。全都对不起来。 　　回到加州理工，我问那些做实验的，贝塔衰变情况到底如何了。还记得詹森（Hans Jensen）、维普斯塔拉（Aaldert Wapstra）以及贝汉姆（Felix Boehm）三人请我坐下来，一五一十地告诉了我其他人的实验结果以及他们得到的数据。由于我很了解他们，知道他们用心的程度，因此我比较看重他们的数据。他们的实验结果还蛮一致的，但加上其他实验室的结果，就变得乱七八糟了。 　　最后，他们把一切数据都交给我说：“目前情况是那么的混乱，甚至一些已定论多年的理论都被怀疑了，像中子的贝塔衰变是否仍是S和T.一切都乱七八糟。葛尔曼说那可能是V和A.” 　　我从小板凳上跳起来：“那么我全——部——都明白了！” 　　他们以为我在开玩笑。但我在罗彻斯特会议碰到的困难，正是在中子与质子蜕变时，除了好像应该是V和A而不是S和T之外，其余一切理论都吻合了。因此，现在我的理论完备无瑕了！ 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　迎头赶上 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　当天晚上，我就用这个理论把一切都计算出来。首先我算出了渺粒子和中子的蜕变速度。如果理论正确，这两项数字之间应该出现某种关联。我的结果跟应有的答案相差9％。那已很接近了，只9％。好像应该更接近的，但9％已够接近了。 　　我继续检查其他的一些计算，全都符合，再计算新的东西，也符合。我兴奋极了。这是我生平第一次。 事实上也是唯一的一次，我知道一个别人都不知道的自然定律。 　　（当然那不全对，可是后来才发现葛尔曼、苏打山以及马夏克等人也推演出同样的理论，并没有破坏我的乐趣。） 　　 在这之前我做过的工作，全都不过是把别人的理论拿来，改进其中一些计算技巧；或者是利用什么方程式，例如把薛定愕方程式（Schrodinger Equation）用在氦现象上面。那里牵涉到的问题只不过是：你有这方程式及现象，它们如何运作？ 　　 我想到狄拉克（Paul Dirac），他也一度单独“拥有”他的方程式——用以说明电子现象的方程式。而现在我也拥有这个新的贝塔衰变的方程式。它没有狄拉克方程式那么耀眼，但它也很不错。这是我唯一一次发现了新定律。 　　我打电话给在纽约的妹妹，谢谢她建议我坐下来好好地读通李政道和杨振宁的论文。 经过了一段不安和觉得事事落于人后的日子，现在我终于觉得已经加入大家的行列了；我也有新发现了，全由于她的建议。很感谢她，我重新回到物理之路上了。我告诉了她一切，除了那9％的差别。 　　我十分兴奋，不停地计算，而事情就如流水行云般顺利：一切都自动吻合，毫不牵强。到这时候，我已开始忘记那9％的事情了，因为其他一切都那么顺利。 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　要物理不要朋友 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　我坐在厨房内窗旁的小桌那里，一直工作到深夜。愈来愈晚了——大约凌晨两三点。我努力计算，得到很多相互吻合的结果。我在思考、我在专心，外面很黑、很静…… 　　突然窗口上“搭搭搭搭”地响起来。我一看，那里有一张白白的脸，离我只有几英寸，我惊吓之下便大叫起来！ 　　原来这是我的一位朋友，她很生气，因为我度假回来却没有立刻打电话给她。 我让她进来，尽可能解释我正在忙，我刚发现了一些很重要的理论。我说：“请到外面去，让我把它完成。” 　　她说：“不，我不想打扰到你。我去客厅坐好了。” 　　我说：“好吧，但这不容易。” 　　她没有真的坐在客厅。最好的说法是她蹲在角落把手盘起来。不来“打扰”我。她的目的当然是要打扰我！而她成功了。我很生气，我受不了了。我必须继续计算下去，我在进行一些很重大的发现，精神亢奋；而起码在这个时刻，那比这位女士还重要。我忘记后来怎样让她离开了，总之并不容易。 　　再工作一些时候，真的很晚了，觉得肚子非常饿。我走到街上离我家不远的一家小餐厅。以前我经常都这样深夜去吃东西的。 　　曾经有很多次我被警察拦下来，因为我会边走边想，然后停下来——有时想得连走路都没法走。你得停下来澄清一些事；有时也会伸双手，自言自语地说：“这跟这的距离是这样，然后这会那样……”警察看到了便走过来问：“你叫什么名字？住哪里？你在干嘛？” 　　“噢！我在想东西。对不起，我住这里，经常去这餐厅……”后来他们都知道我是谁，也不再拦我了。 　　走到餐厅，一边吃东西，一边还是忍不住兴奋地告诉那里的一位女士，我刚有了一项大发现。她却开始说，她是一个消防员或什么的妻子，很寂寞——但我没兴趣。有时候人生就是如此地相互交错。 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　兴奋的一刻 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　第二天我跑去找维普斯塔拉等人，告诉他们：“我已全弄出来了，一切都符合无误。” 　　克利斯蒂也在那里，他说：“你用的是什么贝塔衰变常数？” 　　“某某书里的多少多少。” 　　“但那已不对了。最近的实验显示那数字有7％的误差。” 　　我想起那9％了。我好像在预言什么一样：我在家里用这理论计算，它说中子衰变有9％的差别，第二天却有人告诉我，我引用的贝塔衰变常数有7％的差别。但重要的是，改变将会是从9％变成16％呢（那就不好了），还是从9％变成很理想的2％？ 　　就在那时，妹妹从纽约打电话来：“那9％是怎么一回事？” 　　“我刚发现出现了新数据……7％……” 　　“往那边改？” 　　“我还在问，我再打电话给你吧。” 　　我兴奋到无法思考，好像在赶搭班机一样，根本不知道晚了多少。你实在赶不上了，突然旁边有人说：“现在是日光节约时间呢！”对，但究竟是往前拨一小时还是往后拨一小时呢？在太激动的时候是想不出来的。 　　克利斯蒂走进他的房间，我走进另一个房间。我们都必须静静地想一想：这往这边改变，那往那边改变——这并不太困难，真的，只是很令人兴奋。 　　克利斯蒂出来了，我也从房间走出来，我们都同意：相差将会是2％——在准许的实验误差之内。毕竟如果他们才刚把常数修改了7％，那2％极可能就是误差。我打电话给我妹妹：“2％。”理论正确。 　　（为了当时我们还不知道的原因，其实相差只有1％。后来卡比布（Nicola Cabibbo）把这点澄清。因此那2％也不全是实验误差。） 　　葛尔曼综合了我们的想法，写成一篇论文。这理论还蛮可爱的，它不困难，却可以解释很多现象。但就像前面说过，当时有很多很乱的数据。在某些情况下，我们甚至还会宣称，哪些实验有错误。 　　最好的例子，是特勒第（Valentine Telegdi）的实验了。他测量了中子蜕变时从不同方向出来的电子数。我们的理论预测，这些数目全都一样，但他却发现从某个方向出来的电子数比其他的多了11％。特勒第是个极优秀的实验物理学家，也很小心仔细。有一次，当他在某个地方做演讲时，他提到我们的理论说：“做理论的人的毛病是，他们从来不把注意力放在实验上！” 　　 特勒第也写信给我们，语气虽然不完全是责备，但明显地表示他认为我们的理论是错的。信末他说：“这F－G（指Feynman－Gell-Mann）理论是完全不F－G（指fit- good，吻合的意思）。” 　　葛尔曼说：“我们该怎么办？你也知道特勒第是个很优秀的实验物理学家。” 　　我说：“我们等。” 　　两天之后，特勒第又写了封信来，他完全改变立场了。 　　从我们的理论里，他发现：他忽略了实验中，从中子朝各方向反弹的质子并不一致；他假设那在任何方向都一样。 　　他把我们理论所推测的修正值取代他原先在用的数据，结果完全改观，实验和理论完全吻合。 　　我知道特勒第很优秀，和他争论是很吃力的。但那时候，我已深信他的实验数据出了问题，而他自己会把它找出来——当然他比我更懂得找这错误了，因此我说我们不要尝试找出问题，只要耐心等候便可。 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　不轻信专家 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　我跑去告诉巴查教授，告诉他我们的成功。他说：“是的，你们提出了中子——质子耦合是V而不是T，而以前大家都以为是T.到底是哪一个实验说是T呢？你为什么不检查一下以前的实验，看看出了什么问题？” 　　我跑去把最先说那应该是T的论文找出来一看，立刻大吃一惊，我记得以前看过那篇论文 （那时《物理评论》还不很厚，我每篇文章都读）， 而当我再看这篇论文，看到那些图表时我想：“那证明不了什么？”因为，图表中的曲线取决于数据范围最边边的一两个数据点——通常这些点都比较不可靠。而我清楚记得，当我第一次看这篇论文时，就曾经想到过这一点！ 　　 当我开始思考贝塔衰变这问题时，我读了许多由“专家”写的报告，全都说那是T.我从来没有看看最初的数据，我只是像中了毒般去读其他的论文。如果我是个真正优秀的物理学家，在罗彻斯特想到这问题时，我就立刻会看看“到底T的说法有多可靠？”——那才是明智之举。 　　我会立刻看出，我早已注意到那个图表有问题。 　　从那时起，我再也不理会由“专家”做出来的结果。 　　 我总是自己动手计算每一步骤。当大家说夸克理论很不错时，我找了两位博士——瑞夫道（Finn Ravndal）及奇斯林格（Mark Kislinger），跟我一起检查所有的理论，以确定它给的结果能跟实验结果吻合，以及它确实是个重要的好理论。我再也没有犯相信专家意见的毛病了。当然，你只能活一次，于是你犯该犯的错误，学习什么不该做，你的一生也就这样过去了。 　　　　　　　　　　　　　　　　　

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世界上最大的环形加速器能否发现“第五维”？

热度 2 readnet 2011-2-15 23:12

在瑞士日内瓦，建有 世界 上最大的环形加速器 “ LHC ” （ Large Hadron Collider : 大型强子对撞机 ）。 在LHC上能够把质子加速到光速的99.9999991%， 使质子能量高达大约7Tev（7太电子伏，1太=1万亿=10^(12)）。 能量如此大的质子发生对撞将会出现什么事情呢？ 理论物理学家对此有好些预言。 比如说，有可能出现未曾发现过的粒子，还有可能出现黑洞。 既然如此，如果膜世界是正确的，那么， 通过检测质子对撞所产生出来的新粒子的状态 就有可能证实“第五维”是否确实存在 。 在古代，人类曾以为“地球是宇宙的中心”。哥白尼的地动说推翻了那种观念。 后来，甚至连“空间和时间是绝对的”那种根深蒂固的信念，也被爱因斯坦的相对论所否定。 高于维的观念大概也会重复这样的历史。 从爱因斯坦到现代，人类坚持的一直是“空间只有三维”的信念 。 今后，也许我们原来关于维的常识也会被推翻。 因此， 关于维的科学，目前正处在发生革命的前夕 。 巨大的加速器LHC将有可能发现“第五维” 小结 世界上最大的环形加速器 LHC CERN（欧洲核子中心）的“LHC”（大型强子对撞机）， 加速环周长维27公里，是世界上最大的环形加速器。 【作为对比，日本的大型环形加速器“KEKB”的环道周长为3公里。 建在日本茨城县筑波市的高能加速器研究所（KEK）内。】 LHC能够把质子加速到光速的99.9999991%。 加速到如此大速度的质子，每秒钟可以绕行周长维27公里的环道11000次）。 利用 LHC 能够得到什么实验结果？ 计划利用LHC加速质子，使在相反方向得到加速的质子在环道上的一个检测装置内发生对撞， 届时有可能会检测到质子对撞所生成的未曾发现过的基本粒子甚至黑洞。 按照膜世界假说，此时还会出现 在第五维方向具有动量 的 引力子 （叫做 卡鲁扎-克雷恩粒子 ）， 按说，这种效应也应该能够被检测到。 碰撞的能量向第五维方向传播 当两个球在台球桌上发生碰撞时，碰撞的能量会有一部分以声音的形式向周围空间传播。 同样，可以预测， 在四维空间发生碰撞的质子的能量也会沿着第五维方向逃逸 。 利用LHC有可能检测这种效应。 扩展阅读： 新的膜世界假说 　＝＝　 ★ 　＝＝ 有关美国哈佛大学丽莎•兰道尔背景资料

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[转载]合肥同步辐射加速器及光束线实验站

热度 1 ziqizhang 2011-1-30 08:20

合肥同步辐射加速器及光束线实验站 第一完成单位：中国科技大学 获奖奖种：国家科技进步奖 获奖时间：1995 获奖等级：1 内容简介： 　　 同步辐射是接近光速的高能电子在电子储存环或电子同步加速器中回旋运动时发出的一种极强的电子辐射。它具有宽能谱、高亮度、偏振性等一系列优异性能，被广泛应用于物理学、化学、材料科学、信息科学、生命科学、医学、能源与环境等基础研究及应用研究领域。 　　 合肥同步辐射装置是我国建设的第一个专用同步辐射装置，光谱范围覆盖X射线到远红外，拥有15条光束线和实验站，为国内外80多所高校和研究所提供了优异的研究平台和强大的技术支持，已成为我国重要的科学研究平台，知识创新、人才培养及高新技术研发基地。 　　 合肥同步辐射装置充分发挥在真空紫外波段的优势，在燃烧、化学反应动力学等领域取得了一批具有国际先进水平。如，利用自行设计、性能独特的实验装置，将同步辐射真空紫外单光子电离技术与超声分子束质谱相结合，首次探测到燃烧过程中的重要中间体——烯醇，该结果于2005年发表在国际著名期刊《科学》上；2007年中国十大科技进展之一——中国科学院杨学明研究员的“发现玻恩-奥本海默近似在氟加氘反应中完全失效”，其中氟原子束中激发态氟原子和基态氟原子的浓度比例这一重要数据在原子与分子物理实验站获得。 　　 合肥同步辐射装置将始终坚持以向用户开放为宗旨，可靠稳定运行为目标，优质服务为己任，不断优化装置性能，提高实验技术水平，为我国的科学技术研究、国家需求和国防建设等提供新的机遇和进一步的支撑！ 国家同步辐射实验室外景图 合肥同步辐射装置储存环大厅

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[转载]北京35MeV质子直线加速器

ziqizhang 2011-1-30 08:18

北京35MeV质子直线加速器 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：1991 获奖等级：1 内容简介： 　　 1989年5月，北京35MeV质子直线加速器通过中国科学院技术鉴定。鉴定认为，加速器已全面达到或优于设计指标，证明它的设计、建造、安装和调试都是正确成功的，并达到同类机器的国际先进水平。采用高能量增益的长腔，单腔能量增益和平均束功率等指标国际上无先例。预注入器是国内能量和流强最高的高压倍加器,高频机是该波段国内最大脉冲功率源。首次实现计算机闭环控制，建成完整束诊断系统。 　　 北京质子直线加速器的建成，是在国家科委和中国科学院领导下，有全国许多部门的近百家厂、所大力协同，奋战攻关的结果。据建成后的不完全统计，在建造这台加速器的过程中，通过攻关而涌现出来的新技术、新工艺、新材料等就有50多项。它们对于提高我国工业技术水平，起到了积极作用。1990年获得中科院科技进步一等奖，1991年获得国家科学技术进步一等奖。 　　 35MeV质子直线加速器共有三条应用束线，即同位素线、物理线、中子线，由于加速器运行良好，三条束线的应用情况较好。　 35MeV加速器获国家科技进步一等奖 35MeV加速器中能束流疏运线分叉 35MeV加速器主体

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[转载]兰州重离子加速器冷却储存环HIRFL-CSR工程

热度 1 ziqizhang 2011-1-29 01:24

兰州重离子加速器冷却储存环HIRFL-CSR工程 第一完成单位：近代物理研究所 内容简介： 　　 2000年至2007年，该集体完成了兰州重离子加速器冷却储存环HIRFL-CSR的预研、设计、建造与调试。CSR是我国自行设计建造的第一个大规模、高能量、全离子加速的重离子冷却储存环系统，属国家“九五”重大科学工程。它的实施对开展更广范围更高精度的基础研究及应用基础研究，尤其是重离子治癌方面有着重要意义。CSR是利用原有的回旋加速器系统作注入器，采取双环结构，将重离子束的能量从低能区提高到中高能区；在世界上首次实现了空心电子束对高能重离子束的冷却；并首次对100毫秒量级的短寿命滴线核素63Ge、65As和67Se的质量进行了高精度测量；同时还实现了储存环高能重离子束变能共振慢引出，使每个引出束团能量可调，为深部肿瘤临床治疗解决了关键技术难题。 主环隧道 CSR中控室 实验环电子冷却装置 治癌终端 主环大厅

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[转载]信息共享：“U时代”科技创新加速器

xupeiyang 2010-12-4 16:34

http://scitech.people.com.cn/GB/13387135.html 本报讯（记者罗冰通讯员莫妍）通过无所不在的网络，使信息资源全球共享；通过信息数据共享，实现快速创新、全球创新。日前，在第五届科技信息资源共享促进国际会议上，来自中国、美国、加拿大、法国、德国等10多个国家和地区的近300名专家学者共同探讨了U时代下的信息共享话题。 　　信息资源是国家的战略资源，也是科技创新和经济社会发展的重要支撑。随着移动通信、互联网等信息网络技术的加速渗透和深度应用，以智能、泛在、普适为特征的新一轮信息 产业 变革已经来临，全球正在步入一个无所不在的信息时代U时代。如何抓 住 U时代的机遇，进一步促进信息资源的开放共享，充分发挥信息资源对科技进步和经济社会发展的支撑作用，成为今后相当长时间内学术界和企业界面临的重大课题。 　　本次会议由中国科学技术信息研究所和澳大利亚南昆士兰大学共同举办，与会专家围绕信息共享、社群信息学和人本电子健康等相关理论方法、案例研究和实际应用进 行 了充分交流。会上探讨的普适计算、信息共享、信息质量等内容将对我国科技信息资源共享工作起到重要的推动和促进作用。

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为超光速电子加速器向加速器的建设者和使用者们紧急求援

yangxintie 2010-11-29 00:06

其实这个问题并不新,也不是我最先提出的，50年前，两弹元勋，擅长偏微分方程边值问题的中科院数学所所长秦元勋老先生就提出过这个问题，超过光速以后能量会回反相变化。比秦元勋提出此原理更早的是把爱因斯坦推介到神坛上的索末菲,他一直认为,在达到光速以后,减小能量反而能够进一步增加速度.秦元勋因为是在文革前后提出此问题,不合时宜,以后有些人对他有异议,文革过去都十几年,秦元勋老先生的书北京出不来，只能在2000年到贵州出版社出版，立即洛阳纸贵，在王府井买了几天就脱销了，我买了两本，都被同道的朋友借去了，借的人又把书借给别人，反正是我再也看不到了，听说秦元勋老先生还在美国一个小镇上打太极拳，追索过去，还是没有找到，那位知道下落请别忘了告诉我。 我的博客中也介绍了黄志洵教授的文章，文章讲了加速器如何加速到超光速的问题，然而这仅仅是原理上的探讨。 关于束流的反向调制主要是从过去的冷却（减小截面）变成反方向，（逐渐扩大截面），另一方面我们现在电子加速器虽然没有美国，欧洲的高但是我们也能够接近到4个9，达到0.9999倍光速，我觉得这就够了，根据量子涨落，那么肯定就有超出去的，我们只有从宏观上把调制的方向反过来，才能使得超出去的这一部分得到更大加速。另外最后得到的结果不能从现有检测手段来得到时，是否可以考虑用相位和焦点偏移统计的结果来说明，如果在磁场作用下，速度变高，同时质量变小，那么离心力产生的作用显然比仅仅速度变小而质量也变小的粒子作用显著，那么从束流的成像是否可以得到一些线索？如果考虑到超过光速电子持续很小范围，也就是它的双曲物理性质运动区间很小，那么方程的解就必定有间断，这个间断就导致束流中间一下电子会以激烈的方式跳回更低的速度范围，中间放出一份能量，这份能量以光子或者其它什么形式出现，过去我们是否都以噪声来解读这些现象？如果不把他当噪声看，我们的加速器能不能设计的更"坏"一些?让这些原来想避免的情况出现的更多，噪声更高一些，如果仔细察那些“坏结果”，它的能量守恒按照双曲规律而不是椭圆规律那是否也可以说明已经有超光速电子存在？ 希望多找一些一些搞加速器的商量这些关于束流，焦点，截面控制等细节，其实这些大多是工程技术，也不算物理理论，最近，原来电子所后来在传媒大学搞超光速的黄志洵教授把这一套方法写了一篇文章在前沿科学发表，并且提出了用截止波导的办法来给电子加速。 还有没有别的办法，在加速器高值加速段以后反向调制，降低Q值，甚至负Q值，如何来做，希望细节上给于指点。 或者，谁在欧洲、美洲又熟悉的朋友能够帮助解决此问题，介绍一些可以联系的对象。 黄志洵在前沿科学上的关于超光速电子加速器的文章见下文： http://www.sciencenet.cn/upload/blog/file/2010/11/20101127232858843266.doc

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电子加速器加速电子能不能超过光速？寻找加速器研究者的帮助

yangxintie 2010-11-27 18:30

下面介绍黄志洵教授在前沿科学发表的一篇文章，他提议建立一个讨论小组，讨论如何在加速器上改进的问题，详细可以进一步看他的原文，见附件。 在北京的北京基础科学发展论坛讨论过此问题，我们每两年在一起讨论一次，也有北大核物理系的XXX教授，清华大学电子工程系主任XXX，北师大XXX等教授参加，及航天部XX研究员参加讨论，大家都没有反对意见，还提出了一些补充意见，关于束流的反向调制主要是从过去的冷却（减小截面）变成反方向，（逐渐扩大截面），另一方面我们现在电子加速器虽然没有美国，欧洲的高但是我们也能够接近到4个9，达到0.9999倍光速，我觉得这就够了，根据量子涨落，那么肯定就有超出去的，我们只有从宏观上把调制的方向反过来，才能使得超出去的这一部分得到更大加速。 另外最后得到的结果不能从现有检测手段来得到时，是否可以考虑用相位和焦点偏移统计的结果来说明，如果在磁场作用下，速度变高，同时质量变小，那么离心力产生的作用显然比仅仅速度变小而质量也变小的粒子作用显著，那么从束流的成像是否可以得到一些线索？ 如果考虑到超过光速电子持续很小范围，也就是它的双曲物理性质运动区间很小，那么方程的解就必定有间断，这个间断就导致束流中间一下电子会以激烈的方式跳回更低的速度范围，中间放出一份能量，这份能量以光子或者其它什么形式出现，过去我们是否都以噪声来解读这些现象？如果不把他当噪声看，我们的加速器能不能设计的更坏一些?让这些原来想避免的情况出现的更多，噪声更高一些，如果仔细察那些坏结果，它的能量守恒按照双曲规律而不是椭圆规律那是否也可以说明已经有超光速电子存在？ 这个理论推导在香山会议上介绍过，大家都没有疑义，在西安交大还在数学物理研究所和教授们一起讨论过，他们都严格的问了每一步过程，另外这些推导来自力学，我也请教过空气动力学一些前辈，他们都很支持，还有XXX院士看了也没有疑义，电子所原来在基金委的xxx教授也对此很支持，西电原学术委员会主任XX副校长看了也很支持，但是好些人说现在一个新理论要出来必须在实验上作出和原有理论不一样的结果来，陕西省科委的一个副主任就说：你别听他们的，洛伦兹、爱因斯坦他们树立理论的时候谁做过试验，他们这是强人所难！所以尽管这些理论探讨很招风，很多国内外名刊都不能发表，我也不着急，进一步完善证明叙述，另一方面也想着如何扩大应用，在实验上有所突破。 其实西安这里很多人都在闷着做这方面的事情，导航20所陶慧君他们用原子钟铯流转方向的办法测红移。航天部林金他们在陕西天文台发信号经卫星转乌鲁木齐再返回来测量地球自转影响，所得结果和爱因斯坦给的公式矛盾。宋健说，关于GPS 能否检验收缩因子的存在这个问题，至今使研制GPS 的人头痛。航天部门林金教授已多年研究此问题，目前还介入指导中国的GPS 研制 可惜我们对加速器太不熟悉了，过去去过北京高能所，但是那里面始终对不上口，找不到合适的人商量，很想找一些搞加速器的商量这些关于束流，焦点，截面控制等细节，其实这些大多是工程技术，也不算物理理论，最近，原来电子所后来在传媒大学搞超光速的黄志洵教授把这一套方法写了一篇文章在前沿科学发表，并且提出了用截止波导的办法来给电子加速。 裴元吉教授原来说三个月拿出方案，但是三年后他说还比较难，牵涉到降低Q值和增加灵敏度，现在已经过去八年了。他也一直很忙，每个月在北京来跑项目，他说他实际上顾不上花很多时间来办这件事情。我对这事情实际也不着急。等着，总有一天，瓜熟蒂落。 我们现在寻找的是如何在现在我们了解的电子加速器里面，把给电子加速输运的能量都小于或等于光速，变成稍微大于光速的，在不做过大改动情况下改变加速器本身的原因带来的限制。附件附上原来电子所研究员黄志洵的文章，他和电子所的宋文淼教授都支持我的想法，黄志洵教授还把这个问题更详细的阐述了一下。这就是他的文章，我们只贴出了一小部分，原谅为了省时间，里面的公式使用了matlab里面的写法，祥细文章十几页，见附件。 题目：电子加速器超光速新方案 黄志洵 * （中国传媒大学信息工程学院，北京 100024 ） 摘要： Einstein 的理论并非神圣不可侵犯，超光速将开启新物理学的大门，而自 1955 年以来一系列理论与实验研究企图发现超光速现象，多个实验显示超光速是可能的。本文在回顾 1955 年至 2009 年的研究后，得到超光速是可实现的科学陈述的结论。因此，狭义相对论关于没有可以超光速行进的事物的说法归于无效。 飞出太阳系是人类长久以来的理想，飞行速度最好达到光速或超光速。当然这很难做到，但也不是绝对不可能。 1947 年超声速飞机试飞成功突破了声障一事已成历史，而可压缩流力学似可用到超光速研究中来，即以空气动力学成就作为突破光障的参考。 从理论上讲研究量子超光速性是很重要的，具体包含两个方面：量子隧穿及量子纠缠态，它们分别对应小超光速（ V/C5 ）和大超光速（ V/C10 4 ）。现时的超光速研究可考虑用圆截面截止波导（ WBCO ）来改造直线加速器，再检验电子的运动；亦即用量子隧穿以实现超光速，而在经过势垒之后波和粒子的能量减弱。这与突破声障的情况（例如 Laval 管）相似。 为了研究飞船以超光速作宇宙航行的可能性，必须尝试使中性粒子（中子、原子）加速运动并达到高速。然而现实是不存在中子加速器，因此发现以超光速运动的电子（奇异电子）是科学家不妨一试的实验课题。从波动力学和波粒二象性的观点看，群速超光速在实验中取得了广泛的成功，预示着粒子形态的电子以超光速运动的可能性存在。但后者与前者一样必然是小超光速。这正好体现了电磁作用的传递速度（电磁波本征速度）仅为光速的事实，亦即无论波动或粒子的运动都只能在特殊条件下比光速 稍快。 关键词： 超声速；超光速；量子超光速性；直线加速器；截止波导；奇异电子 1 引言 超光速研究的意义可从几方面说明。首先，现在的航天、宇航活动（太阳系内的飞行叫航天 space flight ，飞出太阳系的飞行叫宇航 astronautic ）中，宇宙之大使人们觉得光速（ ）实在是太慢了。例如 2003 年 1 月美国航天局（ NASA ）与 1972 年发射的《先驱者 -10 》探测器（迄今唯一飞出太阳系的人造物体）联系的时间竟然长达 11h ，传达指令和通信不能及时完成。相对论不仅认为物体的运动速度不能超光速，信号传播也不能超光速；但在量子理论中却无此限制。 2008 年 8 月 14 日《 Nature 》发表了瑞士科学家的实验结果 ，证明量子纠缠态的传播速度是超光速的，即 C V 无穷 。我们认为这项研究很重要。为了把信号速度、信息速度、物理作用速度联合起来研究， 2004 年笔者提出了一个新概念广义信息速度 (GIV) 。 其次，航天专家已开始思考人类以超光速作宇宙航行的可能性 。 2007 年 12 月 26 日宋健院士在致谭暑生教授的信中写道 ：说光速不能超过使航天人很不安。有人讲：逛遍太阳系后我们无事可做了，怎么宇航？如果宇宙中没有其他传播速度大于 VC 的相互作用，讲尺缩、时长也许成立。如果今后发现有，那么以 C 去推论宇宙属性就会动摇。 SR 没有提出可信的理由禁止飞船越过光障。从逻辑推理看，尺缩、时长、质增都是视现象。 再次， 2010 年 2 月美国国防部导弹防御局的大飞机携带的高能激光器击落了一枚飞行中的弹道导弹，实现了以光速 C 摧毁几百公里外的动态目标，是一个武器光速化的典型事例。这就使我们联想到未来出现 超光速武器系统 的可能性，虽然今天看来如同科幻小说。 最后，超光速研究将促进波动力学和粒子物理学的发展，特别是可能导致新学科（近光速力学、超光速力学）的建立，从而开启新物理学的大门。 但是，作为脚踏实地的科学家，我们还是要从基础性的研究工作做起；这就是写作本文的初衷。 2 突破声障带来的启示 第一架超声速飞机成功实现超声速飞行是在距今 63 年前（ 1947 年），这表示人类建造的飞行器突破了声障（ sonic barrier ）。假如声障至今还未突破，物理学家会不会认为仅为几百 m/s 的声速是运动速度的上限？这样讲显得荒唐可笑，但从逻辑上讲并非不可能发生。现在有必要回顾突破声障的历史，看看对今天的超光速研究（即以突破光障 light barrier 为目标的努力）带来怎样的启示。 如所周知，声波是微弱扰动波的一种。在不可压缩流体中，微弱扰动的传播速度是无限大；这是因为这种流体可视为刚体，扰动传播不需要时间。实际的气体是弹性介质，是可压缩流体，传播速度是有限值。为了便于作比较研究，规定声速为 C ，则有 C=sqrt（hRT） (1) 由于h 、R 的变化区间不大，决定音速大小的主要因素是空气的温度 。例如在海平面、T =288K 时，C =341m/s ；而在高空（距地表 10km ）、T =223K 时，C =300m/s 。故声速不是常数，在不同高度并不相同。作为气流速度 与当地声速 的比值的 Mach 数（M =V/C ），相同的M 值并不表示相同的V 值。 所谓突破声障是指飞机实现超声速（M 1 ）飞行，这是在 1947 年 10 月 14 日，当时美国 X-1 火箭动力研究机达到速度 =1078km/h ，对应 =1.105 。 1954 年 2 月 28 日，美国 F-104 战斗机原型机试飞，达到声速的 2 倍（M =2 ）。 真空中光速C =299792458m/s ，约为 341m/s 的 8.8 10 5 倍。如此之大的差距，再加上真空中光速C 是基本物理常数之一（声速却不是常数），把两个领域（声学、光学）的事情放到一起，似乎没有可比性。但波动力学的发展却告诉我们相反的结论 。 1759 年 L.Euler 首次得到了 2 维波方程，是对矩形或圆形鼓膜振动的分析；以f (x，y，z，t ) 代表膜位移,C 是由膜材料和张力决定的常数，他得到: diff(f,x,x)+diff(f,y,y)=1/c^2*diff(f,t,t) (此处公式采用maple写法，diff代表微分) 在他的论文（论声音的传播）中进一步分析得到了 3 维波方程 lapulace（f） =a^2*diff(f,t,t) (2) 式中laplace =diff(,x,x)+diff(,y,y)+diff(,z,z). 而f 是振动（力学振动或声学振动）变量。故从一开始波方程（ wave equations ）就是横跨力学、声学而发展的，对数学家而言声学和力学的边界是模糊的。由于光的电磁波本质，声学与光学的关系，可理解为声学与电磁学的关系。从 Maxwell 方程组出发得到的波方程为 lapulace（psi） =1/a^2*diff(psi,t,t) (3) 式中a =1/sqrt(epsilon*mu) ，而epsilon,mu 是波传播媒质的宏观参数。 (3) 式与 (2) 式的一致性说明，波动过程有统一的规律存在 。因此，尽管声波的传播速度与光波的传播速度数值上相差巨大，但从数学上和物理上对突破声障和突破光障作比较研究仍是可能的和有意义的。在以后的论述中我们将不断把空气动力学方程与电磁学方程作比较。 静电场是最基本的场；任何静电荷产生的电场的旋度为零，静电场是无旋场。在体电荷密度为零的区域电位函数满足 Laplace 方程。在空气动力学中，研究流体运动时使用两个基本函数，即位（势）函数 和流函数 ；当气流速度低时平面流动中视气流密度 为常量，并以 Laplace 方程描写 2 维流动 diff(phi,x,x)+diff(phi,y,y)=0 （4） diff(psi,x,x)+diff(psi,y,y)=0 (5) 这是 不可压 的无旋流方程，它们是 2 阶的线性微分方程。如气流速度增大，到一定程度 应视为变量， 可压缩流体 作平面无旋流动时的基本方程为 （1－Vx^2/C^2)*diff(phi,x,x)-2VxVy/C^2diff(phi,x,y)+(1－Vy^2/C^2)diff(phi,,y,y)=0 (6) （1－Vx^2/C^2)*diff(psi,x,x)-2VxVy/C^2diff(psi,x,y)+(1－Vy^2/C^2)diff(psi,,y,y)=0 (7) 显然，若C infinit ，方程退化为较简单的 Laplace 方程，此即不可压流体的情形。我们注意到， 虽然出现了因子(1-V^2/C^2) ，但并未出现声速C 不能超过的情况。 (1-M^2)diff(phi,x,x)+diff(phi,y,y) (8) 线化过程中限定 不能太大，即不是高超声速流；亦不能是跨声速流。我们注意到，在亚声速流场上,M 1,(1-M^2) 0 ，方程是椭圆型的；其性质与不可压流的 Laplace 方程基本一样。然而对超声速流场而言,M 1,1-M^2 0 ，方程成为双曲型的，情况有很大变化。总之，描写亚声速、超声速的运动方程是不同类型的。而对描写跨声速流动的运动方程而言，是混合型、非线性方程，求解析解十分困难。这样就出现了计算流体力学，它与我们熟悉的计算电磁学十分相似，所用的方法（如有限元法、有限差分法）也是相同的。 所谓声障是指飞行器的速度曾长时间在亚音速（M 1 ）的水平上徘徊，以声速（M =1 ）飞行的企图遇到了实实在在的困难。早期的飞机速度慢，按不可压缩流体处理空气动力学问题便可满足要求。当M 0.4 ，可压缩效应渐显，接近声速(M 1 ）时机头前空气密度急剧增大。当M =1 ，流体中的扰动相对于飞机已不传播，而是集中形成波面；机头与前面空气相遇时强烈压缩， 密度剧增 形成无形的墙（ 激波 ），造成的阻力称为波阻。它消耗发动机功率约 75% ，带来很大困难。这时需要发展近声速空气动力学和超声速空气动力学。 20 世纪 20 年代、 30 年代都有关于跨声速流动的理论研究，决定性的进展却是在 40 年代。 1945 年美国科学家提出了后掠翼理论，对克服激波影响的效果是把飞机速度提高到 近声速 。克服声障的努力是科学家、工程师、设计师协力进行的，从理论研究到超声速飞行成功，科学界与航空工程界联合攻关仅用了约 20 年时间。可以说是还没有来得及争论不休，突破声障就成功了！很明显，所谓突破包含两个方面能否突破和如何突破。回顾历史，在这两方面突破声障的过程都给我们深刻的启示，留下了宝贵的经验。在空气动力学中，可压缩流体的速度势的波方程，经过线性化和无量纲化的形式为 (1-b^2)diff(phi,x,x)+diff(phi,y,y) =diff(phi,t,t) (9) 这里我们用符号b 取代符号M ，是为了把相对论与空气动力学作比较。上式表示，从本质上讲波动力学的基本操作是对微分方程的辨识和求解。钱学森（ 1911-2009 ）和 T.von Krmn （ 1881-1963 ）一起，在 20 世纪 30 年代最早提出了高超声速流的概念，为飞机克服热障、声障提供了理论依据。他们的理论应用于 高亚声速 飞机的设计；实际上是在亚声速区域内把小扰动理论向非线性有所推进，虽然不能用于超声速问题的计算，但避免了奇点在 = 时不会出现无限大质量密度。这叫虚拟气体的切线方法，实际上是一种非线性可压缩流的形式。它在今天仍有参考价值。 电子加速器超光速新方案

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T2K近点探测器观测到中微子

caojun 2009-12-1 22:53

原文来源： http://www.kek.jp/intra-e/press/2009/J-PARCT2K2.html 名词解释（译者注）： KEK ：日本高能加速器研究机构，相当于我们的高能所。 J-PARC ：日本质子加速器研究设施，位于日本东海，包括物质与生命应用（即散裂中子源）、中微子应用、核与粒子物理应用等三大设施。 K2K ： KEK To Kamioka ，从 KEK 到神岗的长基线加速器中微子实验，是世界上第一个加速器中微子实验，第一次用人工中微子源验证了大气中微子振荡。 T2K ： Tokai to Kamioka ，从东海 J-Parc 到神岗的长基线加速器中微子实验。 T2K 近点探测器观测到中微子 2009 年 11 月 24 日 KEK / T2K / J-PARC Center 日本领导的 T2K 中微子国际合作组的物理学家今天宣布，上周末他们观测到了来自新建的中微子束流线的第一个事例。该束流线位于日本东海市的 J-PARC 加速器实验室。来自 30 GeV 同步加速器主环的质子被送到一个碳靶上，碰撞产生带电粒子 p 介子。这些 p 介子穿过一个充满氦的容器，并在其中衰变，产生难以捉摸的粒子束流中微子。中微子然后飞行 200 米 ，穿过地层，来到一个精巧的、能够详细测量其能量、方向和种类的探测器系统。这个复杂探测器系统的数据还需要进一步分析，但是物理学家已经看到了至少三个中微子事例，数目与根据束流和探测器性能推算出的期望值相符。 KEK研究机构的 粒子与核物理研究所所长、 T2K 的缔造者西川公一郎（ Koichiro Nishikawa ）教授说， T2K 实验即将揭示中微子的另一个秘密。我感谢所有直接或间接支持过这个实验的人，感谢来自世界各地的杰出的合作者们，他们使这个实验走到了今天。 T2K 的所有人也欠了加速器物理学家一个情，他们非常努力地工作，建造并调试了加速器。特别地，我要感谢日本政府和所有其它给了我们大力支持的外国政府，我准备请求后续的支持。我们准备尽全部的努力，来充分地揭示中微子的秘密。 这个观测标志着 T2K 实验运行阶段的开始。这是一个由 500 名科学家、 12 个国家组成的合作组，目标是测量神秘的中微子的新性质。 KEK 实验室主任铃木厚人（ Atsuto Suzuki ）教授说， T2K 实验进行的中微子研究将揭开中微子的未知性质。全世界的研究人员肯定会感到忌妒，因为看来好像中微子新性质的发现又一次要在日本做出了！中微子探测是走向这个目标的第一步，对实验结果我已经等不及了。中微子只与物质微弱地相互作用，因此可以毫不费力地穿过地球（或者探测器）。中微子有三种类型，分别是电子型、缪子型、和陶子型，通过相互作用与它们更著名的带电表兄弟，例如电子，联系在一起。在过去几十年的测量中，特别是在日本西部的超级神岗和 KamLAND 中微子实验，已经显示出中微子具有振荡的奇怪性质，即一种中微子在传播过程中会变成另一种中微子。中微子振荡要求中微子有质量，在我们以前的粒子物理理论中是不允许的，因此它将刺探新的物理规律，在物质基本结构的研究中具有极大的意义。它们也许还跟宇宙中为什么物质多于反物质的谜有关，因而成为世界范围内的研究热点。 T2K 实验发言人小林隆（ Takashi Kobayashi ）博士说：中微子振荡研究是我们真正理解最基本的物理定律的最好的工具。这个周末的进展使我们朝完全理解它们迈进了一步。 精确测量中微子振荡可以采用人工的中微子束流。 K2K 实验是加速器中微子实验的先驱，从 KEK 实验室产生的中微子，在靠近富山市的超级神岗探测器被探测到。 T2K 是 K2K 实验更加强大和精巧的版本。流强更高的中微子束流从 J-PARC 加速器实验室新建的同步加速器主环被引出。这个束流线是 KEK 的物理学家与其它日本研究机构合作，并在美国、加拿大、英国和法国的 T2K 合作者的帮助下建成的。美国 T2K 项目的负责人，石溪分校的 Chang Kee Jung 教授说，我有点被这看上去毫不费劲的成功打蒙了，特别是考虑到加速器、操作、以及国际合作的复杂性。这是日本政府对基础研究有力支持的结果，我希望这种支持能持续下去。这也是所有参与人的努力与创造性的结果。我对不远的将来这个实验的更多奠基性的发现前景感到兴奋。束流又一次对准了超级神岗。它刚刚升级了新的电子学和软件。超级神岗实验的发言人，东京大学宇宙线研究所的铃木洋一郎（ Yoichiro Suzuki ）教授说，这是 T2K 的伟大的一步，我们会很快在距 J-PARC 295 公里 外的超级神岗看到中微子相互作用。我们刚刚 为这个实验更换了所有的前端电子学和在线系统。在中微子离开 J-PARC 前，它们的性质由一个设计精巧的近点探测器确定。探测器有一部分是基于 CERN 捐赠的一个巨大的磁铁。它以前曾被用于中微子实验（以及因为发现 W 和 Z 玻色子而获得诺贝尔奖的 UA1 实验。 W 和 Z 玻色子是中微子相互作用的基础）。正是这个探测器探测到了第一个事例。 T2K 的国际共同发言人，伦敦帝国理工大学和卢瑟福实验室的 Dave Wark 教授说：看到探测器中的第一个事例是非常令人满足的。这是许多人努力的结果。我想我们要喝一两瓶清酒来庆贺，然后给 CERN 送一瓶，我听说他们也需要几瓶。（译者按：可能是指近期再次启动的大型强子对撞机 LHC ）。苏黎世理工的 Andre Rubbia 教授领导了修复和从 CERN 运送这个大磁铁的工作。他说：看到第一个来自束流的中微子，我们感到极为兴奋！我们从很远的地方到这个独一无二的实验设施来工作。 T2K 是一个世界范围内多国合作，来发现大自然新的基本属性的联合努力的好例子。 第一个中微子事例在一个叫 INGRID 的特殊探测器中被发现，它的目的是探测中微子束流的方向和分布。东京大学的中家刚（ Tsuyoshi Nakaya ）教授领导建立了这个近探测器。他说：我们在中微子束流运行时实时地发现了第一个中微子。探测到这个事例建立在来自世界各地的许多 T2K 同事的努力上。我要特别地感谢许多年轻的研究人员，他们非常努力地工作了很长的时间，特别是京 都的 博士生们，他们在高级研究人员的压力下在线地分析数据，发现了这个事例。来自巴黎 CEA/Saclay 实验室的 Marco Zito 博士领导法国在这个实验上的工作，帮助建造了 INGRID 。他补充说：这是中微子物理的伟大的一天！这是第一个新一代的国际中微子振荡实验设施开始工作。我们期盼着第一个 T2K 运行阶段和物理结果的丰收。特别是近点探测器采用了创新的技术，可以为中微子作用提供详细的信息。这个探测器结构将使我们能进行精确测量，也许还有令人兴奋的发现。对 T2K 中微子束流的进一步测试将在 12 月进行，整个实验计划在 1 月中旬开始正式取数。另一个重要的里程碑将很快被发现在超级神岗实验中观测到一个来自 T2K 束流的中微子事例。运行取数将持续到夏天，到那时，对现在还未观测到的全部三代中微子之间的振荡主导的关键振荡模式，实验有希望取得迄今为止最灵敏的搜索。接下来这种搜索会进一步改进，在观察到 3 模振荡的情况下，比较中微子与反中微子的振荡，刺探中微子部分的反物质物理。领导加拿大参与这个实验的 Jean-Michel Poutissou 教授说，我很高兴由 50 名科学家组成的加拿大小组与 400 多名日本和其它国家的伙伴一起，经过 6 年的努力，取得了这次美妙的早期成功，在 J-PARC 刚刚安装好的中微子设施看到了第一个中微子。我感受到了我们这些有机会参与这项国际前沿研究的年轻学生 和 博士后的兴奋，非常感谢他们。这也许是他们在一个全球环境中作为我们社会的未来领导所能得到的最好的训练。 背景资料 ： T2K 合作组由来自 12 个国家（日本、韩国、加拿大、美国、英国、法国、西班牙、意大利、瑞士、德国、波兰、俄罗斯） 62 个研究机构的 508 名物理学家组成。实验由一个最近在日本东海市 J-PARC 实验室建造的 30GeV 同步加速器的新的中微子束流线、一个离中微子产生靶 280 米 的近点探测器，以及日本西部的超级神岗探测器组成。 （曹俊译）

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加州笔记之三十四 康奈尔大学获得同步加速器经费支持

siccashq 2009-10-19 06:11

美国合作者写信来说康奈尔基本粒子实验室最近获得了一笔资助，我上网搜索了一下新闻，一千九百万美元！这样一笔钱应该能让高能物理学家做一些事情了。其中需要建设的是一个能量回收线性加速器（Energy Recovery Linac X-Ray Machine (ERL)），如果要实现这个新概念加速器，最终则需要约5亿美元的预算，看来美国若干年前的大科学项目有希望重新启动了。我当然希望康奈尔大学最终能说服国会这帮政客，因为这样很有可能我研究的材料就有用武之地了。 -------------------------- http://cornellsun.com/node/38608 Stimulus Funds Energize Synchrotron Research September 30, 2009 - 5:00am By Tim Gahr With the help of a recent $19 million American Recovery and Re-investment Act (ARRA) grant, the Cornell High Energy Synchrotron Source (CHESS) could become the site of the most advanced x-ray machine in the world. According to Sol Gruner, physics, Cornells synchotron is one of five of its kind in the United States. Gruner is director of the CHESS facility. Well, wed like to build something which basically is more powerful than any of them, he said. Thats the goal for the Energy Recovery Linac X-Ray Machine (ERL), which, because of the grant, could have a conceptual design submitted by 2010. Despite this federal award, there remain obstacles that must be cleared before construction of the ERL can begin. One of them is the almost half billion-dollar price tag. According to Gruner, the proposal will go through extensive levels of review by the scientific community and, if it passes, eventually be debated in Congress as part of the National Science Foundation budget. Still, Gruner called early responses from the scientific community very enthusiastic. If it is accepted, the ERL will take about five years to build. Not all of the stimulus money is designated for continued development of the ERL, however. Some of it will be used to keep the current projects at Cornells Wilson Synchrotron Laboratory up and running. The Wilson Laboratory includes the CHESS facility as well as the Cornell Energy Storage Ring (CESR, pronounced like Caesar), which stores beams that have been accelerated by the synchrotron. CESR serves multiple purposes in the physics research community at Cornell. Until 2008, it was the site of data collection for a high-energy physics experiment that utilized a particle detector called CLEO (short for Cleopatra named to complement CESR). Soon, Cornell faculty working on this experiment will begin using data from the Large Hadron Collider in Switzerland. Maury Tigner, director of the Cornell Laboratory for Accelerator-based Sciences and Education and a prof. emeritus of physics, said he too approved of the continuing research and development funds for the ERL. It will enable Cornell to continue at the frontier of x-ray science for many years to come, he said. Although Tigner said that the stimulus funding has been very beneficial, he also looked to the future. What we need after the stimulus, of course, is sustained support for science and technology development. Thats where the challenge will be, he said. Although some current projects at the Cornell synchrotron cannot be revealed yet in order to respect the confidentiality of the researchers, past projects have spanned many disciplines. The classics department has used the facility to examine ancient wood and examine factors such as climate that could have led to the fall of a Minoan civilization on Crete. Ornithologists have used CHESS for analyses of calcium stores in bird bones. Recently, work has been done in high-pressure cryocrystallography, a Cornell-developed technique that examines the effect of freezing and high pressure on protein crystals. CHESS is also still being employed for x-ray production. The use of x-ray scanning at CHESS recently revealed a lost N.C. Wyeth painting underneath the surface of a later work, piquing interest on campus and abroad. Perhaps the most famous work done at CHESS was by Dr. Roderick Mackinnon, a professor of molecular neurobiology and biophysics at Rockefeller University. Mackinnons work at CHESS contributed to a 2003 Nobel Prize in chemistry for examining the structure of the cellular channels through which the body conveys potassium ions. The NSF finances the synchrotron facilities at Cornell in five-year intervals. In 2008, the previous interval ended along with the high-energy physics experiment. Because of this, the funding division of the NSF has had to adapt to meet the changing needs of the facilities. The $19 million grant will allow activities to continue for this year, although no official approval has been given for the period ending in 2014. That has not yet formally been decided, Gruner said. But Im quite optimistic.

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[转载]“亥姆霍兹耶拿研究所”正式成立

热度 1 helmholtz 2009-10-17 13:58

亥姆霍兹联合会总部 2009 年 6 月 25 新闻 新闻通稿：（联邦研究和教育部、德国 DESY 、耶拿弗里德里希.席勒大学、达姆施塔特重离子研究中心、亥姆霍兹联合会） 图林根州文化部耶拿消息（ 25.06.09 ） ：“今天对耶拿、图林根和德国的科学来说都是一个好日子”，耶拿大学校长克劳斯·迪克教授就新成立“亥姆霍兹耶拿研究所” （ HIJ ）一事高兴地评论说。该研究所将于7月份启动运行，主要是开发用于研究极端物质状态的激光和加速器。今天（ 6 月 25 日 ） 各方合作伙伴共同签署了关于设立研究所的谅解备忘录。 与亥姆霍兹研究中心一样，联邦教育与研究部（ BMBF ）将承担 90% 的经费。在筹备阶段过后，将是每年 500 万欧元。其余 10% 部分来自所在地图林根州。“在亥姆霍兹耶拿研究所将开展最高水平的研究　 – 　当然是通过耶拿大学与高校之外科研机构之间密切合作。”联邦教育和研究部议会国务秘书托马斯 · 拉赫尔就成立该研究所评论说。 “ HIJ 为大学的青年科学家提供了一条迈向亥姆霍兹中心的优秀研究条件的捷径。这样联邦政府在在研究和教育领域的投资也得以优化利用。” “在这家新成立的亥姆霍兹研究所，耶拿弗里德里希 · 席勒大学在的高功率激光物理领域的杰出实力将与亥姆霍兹 DESY 及 GSI 两个科研中心在加速器、激光以及 X 射线技术方面的专长实现完美的结合。”亥姆霍兹联合会主席于尔根 ? 米勒 教授说。他又接着说：“后者两家单位运行 Flash 和 PHELIX 两套世界上独有的科研用光源。参与伙伴之间的强强合作，将会进一步增强这个亥姆霍兹研究所在这个引人入胜的科研领域保持国际领先地位。” 这也确保了重离子加速器中心 GSI 与耶拿弗里德里希 · 席勒大学（ FSU ）之间的紧密合作，后者先是由它的应该物理研究所、光学与量子电子学研究所以及理论物理所与德国电子同步辐射装置（ DESY ）之间有合作。今后还将有更多的合作伙伴加入。“亥姆霍兹耶拿研究所的目标是要综合激光、电子束和重离子束领域有实力的、互补性的单位，为物质结构领域未来尖端研究开发出新设备和新方案。” GSI 的霍斯特 ·斯 托克尔说。研究所的创始所长 ， 将是率领 20-30 位员工在 Frbel Stiege 3 的大学办公楼启动工作的来自 GSI 的托马斯 · 斯托尔教授 （ Thomas Sthlker ）， 因为这个耶拿所将隶属 GSI 。该研究所还将聘用更多的耶拿大学的一些教授，其他任命将由大学与 GSI 联合操作执行。“我非常期待这份新的任务以及亥姆霍兹耶拿研究所摸索极端物质状态的独特定位，这指的是就象恒星内部那样的高温、高密度的等离子体。我们所关心的一个重要问题是如何通过联合的博士培养以及研究生院计划而带出青年科研人员。”托马斯 · 斯托尔教授说：“席勒大学在光学激光方面的专业知识与 DESY 的加速器驱动的 X 射线源相结合，也能打开物质激发态以及分子功能的动力学的研究大门。 ”来自 DESY 的 埃德加 ·威克特教授如是说 。 图林根州文化部长伯恩沃 · 穆勒（ Bernward Müller ）对成立亥姆霍兹研究所表示庆贺：“图林根州是有发展前景的科研重镇。亥姆霍兹耶拿研究所也将做出自己的贡献。在耶拿席勒大学成立这么个机构即是一个科研政策上的机遇，同时也是对图林根州作为科学城邦的表彰。高校之外机构与大学科研的合作将在我们这里结合得更紧密。我感谢参与各方所做的巨大奉献。” 大学校长狄克紧接也表示了感谢：“我感谢所有参与的科学家、德国联邦议院、德国教研部以及做出远远超出其义务资助本研究所的州政府，当然也感谢亥姆霍兹联合会及其所属参与的科研中心。这个新的研究所将增强弗里德里希 · 席勒大学的竞争力，并创造出不仅对于德国而且是世界的一个从事激光研发的卓越中心。”校长充满信心地继续指出，在 HIJ 将继续在光子学领域从事长期性的科研活动。“这个亥姆霍兹研究所还将鼓励把基础研究发现转移到高技术光学产业，这本身就是耶拿特别强的方面。 ” 米勒克 教授肯定地说到。亥姆霍兹耶拿研究所将尽快开始工作，因为它在两年之后将面临评估。“所有各方期盼成功”，大学副校长赫伯特 · 维特教授又继续补充说：“它也必将会成功，这在紧张的规划以及理念评估时，已经得到了外来评委的充分肯定。 ”

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[转载]超亮的汉堡DESY光源PETRA III

helmholtz 2009-10-17 12:22

2009 年 4 月 17 日 DESY 消息 汉堡物理学家刚刚竣工了全球独一无二的一套科研光源。据汉堡德国电子同步加速器（ DESY ）介绍，这台耗资 225 百万欧元建造的 PETRA3 粒子加速器将能提供最亮的 X 光波段的“同步辐射”。这种同步辐射可用于研究蛋白质、纳米材料和新型器件。德国联邦科研部长安妮特沙范强调：“借助于 PETRA 　 III ，科学家们可以享用最高亮度的同步辐射，从而把光子学实验提升到新的高度。” 4 月 16 日星期四，加速器已经对第一个粒子团实施了加速。经过今年夏天的调试之后，该装备将于 2010 年正式投入科研运行。届时将 24 小时不停地在 2.3 公里长的储存环中对总数可达 960 个粒子团、每个粒子团包含数量达到 100 亿个正电子（电子的反物质），进行驱动和加速。 DESY 方面宣称，经过改造升级的 PETRA 　 III 将是世界上功率最强的的同步辐射光源，其辐射亮度独步世界。光束越紧密，亮度越超高。 PETRA 　 III 的亮度是如此之高，甚至可以用于测量小到 1 毫米的 10 万分之 1 至 3 ，即纳米尺寸的微小样本。 这套装备的建造费用由德国联邦教研部、汉堡市以及 DESY 自身所隶属的由公共财政资助的亥姆霍兹联合会联合提供。 信息来源：德新社。详情请上网搜索　 http://www.desy.de/

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"错时上班"之另一好处

notebook 2009-1-16 20:26

日前在我院加速器上做实验，发现一个很有意识的现象：测量系统的稳定性与几乎与上班时间刚好相反。 9：00之前，系统的稳定性还好；9：00之后，噪声水平大增；下午4：00之后，噪声水平突然降低，测量系统恢复正常。大家怀疑这是由电源引起的，因为此实验室没有一个好的接地线，而目前我院几个大工程正在建设，也许是大型施工设备运行带来的干扰。 没办法，只好求加速器操作人员陪我们晚上加班，否则实验没法开展。 电源问题，接地问题，是实验中常出的问题和忽略的问题，有时也是很难发现和解决的问题，只好错时上班。

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