超级计算参与加速器应用

1932年由美国科学家柯克罗夫特（J.D.Cockcroft）和爱尔兰科学家沃尔顿（E.T.S.Walton）建立的第一台直流质子加速器为闪烁的近代物理世界掀开了崭新的一页。在随后的几十年中,加速器发展迅速,在自身理论发展和完善的同时,     

漫谈粒子加速器

正发现、研究新的基本粒子,探索微观结构的极限,其使用的基本工具,就是复杂、神秘而又昂贵的人工粒子源——加速器。高能加速器担负的任务是把带电粒子(质子、离子、电子)加速到一定的能量,作为"探针"供各种不同的实验使用。通常研究的客体越小,"探针"的能量必须越高。现代高能加速器已能够获得密度为每秒钟1018个粒子的束流,于是可以开展大量的、有目的的实验研究,并应用到医学、现代工业等方面。1932年,英国科学家科克劳夫与沃顿建造了一台高压加速器,把质子加速到具有70万电子伏(1电子伏=1.6×10-19焦耳)的动能,并在历史上首次使用人工加速的粒子实现了核     

纵览：中国大科学装置

1988年,我国第一台高能物理实验装置——北京正负电子对撞机在中国科学院高能物理研究所建成。它是一种先进的粒子加速器,将各种粒子（如质子、电子等）加速到极高的能量,然后用粒子轰击一固定靶,把靶打碎。通过研究高能粒子和靶中粒子碰撞时产生的各种物理反应,发现新现象,研究粒子的性质和构成。     

神话般的“反物质”

一艘宇宙飞船升空,只需携带10毫克即1％克的“燃料”,这是不是神话呢?不,因为确有这种“燃料”,10毫克约可产生相当于200吨液体燃料所产生的动力。这种能源就是“反物质”。不久前,欧洲粒子物理实验室的科学家们,用低能量环形加速器做实验时,获得了一种反物质,虽然它瞬息消逝,却为反物质的实际应用展示了美好前景。 第一位预测有反物质存在的科学家是迪拉克,1933年他因此获得了诺贝尔物理学奖。他在领奖仪式上就指出:不但地球上存在“反物质”组成的另     

下一代大型正负电子直线对撞机——国际直线对撞机

一般认为,粒子物理学中的“标准模型”是被研究的最为深入和受到最为严格检验的科学模型。尽管如此,该模型仍不能解释全部现象,例如是否存在希格斯粒子的问题。目前,粒子物理学正处在重大发现的门槛,21世纪粒子物理学的任务就是探索这些问题的答案。在高能粒子加速器领域,美国、欧洲和日本三分天下。美国拥有费米实验室、斯坦福直线加速器中心、布鲁克海文国家实验室等,它们的实力、技术和人力都很雄厚,费米实验室的Tevatron加速器是当今世界上能量最高的加速器,质心能量为18TeV;布鲁克海文国家实验室则拥有当今世界上能量最高的重离子对…     

太空中的巨型粒子加速器

太空中的巨型粒子加速器科学家用一种叫“蝇眼”的超常望远镜的观测到一种能量极大的宇宙射线，其能量要比地球上任何加速器获得的粒子的能量高１０亿倍。这种亚原子粒子来自外层空间的某个未知天体。它的能量足以将一条匙的水加热约１０℃。初级宇宙射线由质子或较大的原...     

简明物理学史年表(六)

1930年博特、贝克尔(德)确认γ衰变;○汤姆堡(美)发现新行星冥王星;○狄拉克(美)正电子的理论;○克劳德(法)从霓虹灯发展为日光灯;○德律风根公司(德)柏林—南京之间无线电传真照像实验成功;○劳伦斯(美,1901—1958)发明回施加速器1931年杨斯基(美)发现守宙无线电波;○范·德·洛拉夫(美)静电加速器;○泡利(奥)中微子假说1932年查德威克(英,1891—1974)发现中子;○安德逊(美,1905—),发现正电子;○劳伦斯(美)改进回旋加速器,并在美国建成;○考克饶夫特·沃尔顿(英)     

斯坦福直线加速器中心

美国斯坦福直线加速器中心(简称SLA C)是世界最著名的大型综合性科研基地之一,主要从事高能粒子物理、宇宙线和天体物理、同步辐射及其应用研究、加速器新技术的研究。斯坦福直线加速器中心成立于1962年,坐落于美国斯坦福大学校园内,现有人员1300人,其中从事实验的科学家有300人,接待来自世界各大学、实验室和企业界的访问学者。40多年来,斯坦福直线加速器中心一直从事自然界基本规律的探索,取得了许多重大发现,揭示了许多自然界的秘密,收到国际科学界的广泛赞誉。发展历程与成就从1939年建成世界上第一台回旋加速器起,物理学方面的重大成…     

超级粒子加速器欧洲大型正负电子对撞机

众所周知,粒子的加速器和对撞机对于研究粒子物理来讲,是重要而又必不可少的实验设备。但什么是“超级粒子加速器”呢?所谓“超级”,不仅是指其体积大,设备复杂,动辄占地数十平方公里,更主要是指加速器的能量高。因为要想打破质子和中子,克服束缚内部基本组分的强作用力,发现更小的新的基本粒子,必须借助具有相当能量的加速器才有可能。另一方面,要想分析质子和中子的内部微观结构,由于观测的尺度非常小,按照量子理论海森堡不确定性原理,需要具有极高能量,即极短波长的辐射,而这也需要极高能量的加速器来产生。事实上,以往粒子物理学的大量…     

浅谈粒子加速器

在电子技术和核物理研究中 ,常常要用高速粒子去轰击研究对象——靶 .怎样才能在实验室大量产生高能量的带电粒子呢 ?这就要用到加速粒子的装置——加速器 .而加速器的种类较多 ,根据不同的需要可选择不同的加速装置 .本文分别对各种加速器的原理、用途作一简要介绍 ,并结合实例谈谈以加速器为背景而编制的试题的解法 ,仅供参考 .1.高压电源加速器早期制成的加速器就是用高压电源的电势差来加速带电粒子的 .这种类型的加速器受到实际所能达到的电势差的限制 ,粒子获得的能量并不太高 ,只能达到几万电子伏左右 .这种加速器主要用于示波器和显…     

寻找宇宙中的基本粒子 ——在“吴健雄、袁家骝科学讲座基金会”开幕式的演讲

这个演讲是专为纪念吴健雄教授而举行的。我演讲的题目是寻找宇宙中的基本粒子。如何寻找宇宙中最基本的粒子呢?现在我用四个故事向大家介绍一下,这些故事是我在过去的30年里所亲身经历的。第一个故事是测量电子的半径。现代电磁学的理论认为电子的半径为零。在1964年的时候,美国的麻省理工学院和哈佛大学制造了一个当时最大的加速器,这个加速器周长为一千英尺。当电子在加速器中旋转时就产生光子,光子具有60亿电子伏的能量,因为光子能量很高,所以可打电子。当时来自哈佛大学和康乃尔大学的世界上很有名的专家,在这个加速器     

大强子对撞机(LHC)物理

欧洲核研究中心(CERN)建造的大强子对撞机(LHC)是世界上能量最高的粒子加速器。它的设计是,使两个运动方向相反的粒子束流对撞,每个束流包含能量各为3.5 TeV的质子(1 TeV即10~(12)电子伏特)或能量各为574 TeV的铅核(其中每个核     

专家预言未来70年十大灾难

黑洞吞噬地球排首位英国《卫报》近日请10位世界顶尖科学家列出了未来70年可能会出现的灾难。一、“黑洞”吞噬地球。物理学家担忧美国纽约布鲁克哈文实验室的全球最大粒子加速器将产生类似黑洞的高密度物质,把整个地球吞噬。二、机器人控制世界。科学家预计在不到半个世纪的时     

加速器的发明与建造

自从有了加速器,核物理学、粒子物理学得到了迅速发展,人类加速了对原子结构的认识进程;因为有了加速器,人们就可以得到比天然放射性(包括宇宙射线在内)种类更多、能量更高、更便于控制的各种粒子,以从事各种实验.加速器的发明和发展的过程,也就是人类认识物质结构、特别是认识     

夸克的发现

夸克(Quark)是比质子、中子更微小的物质组成基本粒子。在20世纪60年代以前,人们一般认为质子和中子是组成物质的最小粒子。1963年,美国物理学家盖尔曼·兹维格提出物质组成的新理论,主张当时科学家所认知构成物质的最小粒子中子、质子等是由更基本的粒子“夸克”所构成的,并提出三种夸克,分别命名为上夸克、下夸克、奇夸克,例如,质子是由两个上夸克与一个下夸克及胶子组成。夸克并不会自然、独立存在于自然界中。只有当粒子(电子或质子)以极高的速度(接近光速)发生碰撞时,才有可能产生夸克这样的基本粒子。而且由于碰撞产生的夸克能量相当…     

费米国家加速器实验室--世界能量最高的加速器研究中心

费米实验室的鸟瞰图 ,大圆为Ｔｅｖａｔｒｏｎ太电子伏加速器 ,其轨道周长约４英里 ,是世界上能量最高的粒子加速器。诺贝尔物理奖获得者李政道曾经说过 ,现代物理学的本质是实验的。实验是理论得以建立的基础 ,也是检验理论的唯一标准 ,因此现代物理学甚至现代科技的发展在某种程度上说取决于实验和实验室的发展。也许出于这个原因 ,本世纪以来凡是发现了重要粒子的科学家都获得了诺贝尔物理奖。与运动、相互作用和方法论相比 ,物质组成属于本体论 ,决定了宇宙万象的产生和发展。现代科学的发展表明 ,客观世界向宇观和微观两个方向延伸 ,事…     

利用超强度激光与等离子体相互作用产生高能质子(英文)

超短超强激光与等离子体相互作用中产生的高能质子在激光惯性约束核聚变,新型台面质子加速器以及医学等研究领域已成为广泛关注的一个热点.本文利用粒子模拟方法(Particle-in-Cell)研究强度为1020 W/cm2的激光脉冲照射平板和椭圆形等离子体靶时的高能质子加速情况,研究结果表明,等离子体的形状直接影响被加速的质子能量.     

科普讲座:夸克被幽禁——第Ⅲ讲 口袋中的夸克

一、真空中的“汽泡”夸克(或叫层子)这一概念回世之后,最初科学家们都相信,只要有能量足够大的“炮弹”去轰击强子,并把它打烂,人们一定会观测到夸克。但至今所有的实验都失败了。从理论计算看,炮弹的能量是够大的,但往往从强子中打出来的是“成块”的物质,仍然是几个夸克组成的新的强子,即一个强子一分为两个强子或几个强子,就象一条磁棒,裂断之后变成多条小磁棒类似,所不同的是,强子分为几个强子不一定越分越小,至今人们还没有得到单独的夸克。似乎夸     

带电粒子加速器

加速器是用来加速带电粒子（如质子、电子、氘子、阿尔法粒子等）的装置。在电磁场的作用下，带电粒子被加速到很高的能量，使其与原子核或“基本”粒子相互作用，来研究原子核或“基本”粒子的     

超级粒子加速器世界上能量最高的质子反质子对撞机

位于美国芝加哥费米国家实验室的“TEV能级加速器(Tevatron)”是目前世界上能量最高的超级粒子同步回旋加速器,也是到目前世界上仅有的一台质子反质子对撞机,是人类历史上最大的物理实验装置之一。Tevatron耗资数亿美元,它的周长约为6.4公里,建在地下约7米深的隧道中,可以将质子与反质子沿正反两个方向分别加速到接近光速,然后令其迎头对撞,观察正反质子对撞后破碎时发生的一系列瞬间物理变化和产物。由于质子比电子质量大得多,要将质子加速到接近光速需要极高的能量。据费米实验室公布的最新数据,Tevatron产生的最大能量可以达到9800亿…