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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。
个人分类: 相对论属于近似|6107 次阅读|32 个评论
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
个人分类: 高能物理实验|1878 次阅读|0 个评论
[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
个人分类: 真空|2045 次阅读|0 个评论
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
2321 次阅读|2 个评论
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
中微子赛跑进入冲刺阶段
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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