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北京正负电子对撞机
2009-07-22 | 浏览次数:|【

  古往今来,人们一直在思考、探索:世界万物究竟是由什么构成的?它有最小的基本结构吗?高能物理就是一门研究物质的微观基本组元和它们之间相互作用规律的前沿学科。面对微观世界的“基本”粒子,人类不断寻找揭示其真实面目的手段。对撞机就是观察微观世界的“显微镜”。

  正负电子在对撞机里相向高速回旋、对撞,探测对撞产生的“碎片”——次级粒子并加以研究,就能了解物质微观结构的许多奥秘。虽然我们还不能预言这些研究结果将会有什么样的实际应用,但可以相信,微观奥秘的揭示一定会对人类的生活产生深远的影响,就象电磁波的发现已成为信息时代的先导、对原子核的研究导致了核能的广泛应用那样。而利用电子在对撞机里偏转时发生的一种光辐射——同步辐射,又可以把对分子和原子的研究,由静态的和结构性的开拓到动态的和功能性的。

  北京正负电子对撞机的外型,象一只硕大的羽毛球拍。

  圆形的球拍是周长240米的储存环,球拍的把柄就是全长202米的行波直线加速器。

  由电子枪产生的电子,和电子打靶产生的正电子,在加速器里加速到15亿电子伏特,输入到储存环。正负电子在储存环里,可以22亿电子伏即接近光的速度相向运动、回旋、加速,并以每秒125万次不间断地进行对撞。而每秒有价值的对撞只有几次。有着数万个数据通道的北京谱仪,犹如几万只眼睛,实时观测对撞产生的次级粒子,所有数据自行传输到计算机中。科学家通过这些数据的处理和分析,进一步认识粒子的性质,从而揭示微观世界的奥秘。

  1988年10月竣工的北京正负电子对撞机,是国际科技合作的结晶。我国科学家以务实、创新的精神,积极与世界各大高能物理实验室合作,并引进了大功率速调管、快电子学等国际先进技术,使其成为该工作能区国际领先的对撞机。

  1989年对撞机投入高能物理实验,建立了以中国科学家为主导的北京谱仪合作组,美国十多所大学和研究所的科学家参加合作研究,在τ-粲物理领域做出了国际一流的成果,例如中美科学家1991年在北京谱仪上合作完成的τ轻子质量的精确测定,被李政道教授誉为当年“高能物理界最重要的发现”。

  对撞机又作为同步辐射装置,在凝聚态物理、材料科学、地球科学、化学化工、环境科学、生物医学、微电子技术、微机械技术和考古等应用研究领域取得了一大批骄人的成果。利用同步辐射光对高温超导材料进行的深入研究;对世界上最大尺寸的碳60晶体以及在0.1-0.3微米X射线光刻技术的研究均取得重要突破;在微机械技术方面,制成了直径仅4毫米超微电机,这种电机将能在医疗、生物和科研等方面有独特的用途。

  研究未有穷期。为探索物质奥秘并造福人类,我国科学家将在不断认识微观世界的跋涉中继续奋进。


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