邓公后人张核子的父亲叫什么【有谁参观过我国的正负电子对撞机】
北京西侧玉泉路,有一个毫不引人注意的大院,这个院子中隐藏着我国的一个重要的大科学装置,门口金色的邓公题字彰显着它的身份,
电子对撞机国家实验室是干什么的呢?它是研究物质的构成的,大家都知道,不同的物质是由不同的分子构成的分子又是由原子组成的,再往小原子又是由质子中子+电子构成的,那再往小质子中子电子又是由什么组成的呢所谓高能物理(粒子物理)就是研究比核子更深层次物质结构的科学其中的重要研究工具,就是各种加速器对撞机,北京正负电子对撞机(简称BEPC),就是其中的一个这个大科学装置,由北京正负电子对撞机、北京谱仪和北京同步辐射装置构成专门用来研究各种微观粒子其中,这三台设备里面,北京正负电子对撞机负责产生试验条件北京谱仪负责观察试验结果,而北京同步辐射装置,则利用试验时产生的副产品进行其它科学研究
当年吴作人教授为BEPC设计的LOGO
顺着院子往里走,里面还有一道大门,进去后,就是北京正负电子对撞机国家实验室区域了
这可是咱们国家靠前个大科学装置话说咱们建个什么东西一般都要搞个奠基仪式,一般都是由领导来完成,而当年开工给BEPC奠基的,可是邓公!
BEPC的大门,这里是中央控制室整个BEPC实际是隐藏在地下的隧道里面,地面上可见的这些建筑,实际上都是它的附属设施比如控制室、电源厅、实验室、制冷机、纯水站等等.
同步辐射大厅
这是直线加速器部分,一个长条型的建筑,长约200米其实,所看见的,应该叫做速调管大厅,真正的加速器,在这个房子底下的地下隧道里
这是外围的一些附属设施,都是各种实验室
有加速器就离不开磁铁,强磁铁离不开超导,超导则离不开低温因此,对于BEPC来说,低温设施是必不可少的.周围的各类低温液体储罐
低温研究大厅和低温回收大厅,液氦是很珍贵的!
走到直线加速器的尽头,有这么一个卷帘门这里,就是BEPC的起点,确切的说,这个门,是为了走设备的.
进去里面就像一个普通工厂,还是那种老式工厂
直线加速器上面是速调管大厅,这些设备,主要服务于直线加速器,用来给电子枪发出的电子进行初步加速,那个立着的大圆筒,就是速调管,最大输出功率30MW,大型铁皮柜,为速调管的调制器,可以产生4us 300-350KV的高压脉冲,这样的设备,一共16台,请注意速调管上面铜质的方管,那是波导,从速调管中伸向地下的直线加速器为电子束输送加速用的微波能量.
东芝的速调管,起初,BEPC刚建好的时候还有用是国产汉光电工厂,生产的速调管,国产进口元件并存,一定程度让国产速调管质量有了极大提升.
进入隧道当加速器运行时,高速奔驰的电子束会产生很强的感生放射性,因此,在BEPC运行时,隧道是严禁进入的,隧道入口安装有门连锁和计数器,只有人员全部撤离,隧道门全部锁好后BEPC才能运行,反之,如果运行时强行开门,BEPC也会自动停机.
直线加速器的起点,也是BEPC的起点那个白色的小简易房,就是电子枪室
这就是电子枪其实本质就是灯丝加热的阴极整个BEPC运行所用的电子,就由这里产生.
直线加速器部分,直线加速器总长约202米,主要由电子枪、S波段盘荷波导加速管、次谐波聚束器、正电子靶、速调管、调制器等设备组成,可以提供1-2.5Gev的正负电子束流送入储存环进行试验,当然,也可以直接引出一些电子束进行基本粒子试验,直线加速器的原理高中物理课都讲过,主要就是电子在电场作用下被逐级加速.这是直线加速器的30Mev预注入器然后在150Mev处有一可移动的钨靶为正电子源,正电子源通过脉冲磁压缩器收集产生的正电子束流然后在直线加速器中继续加速
预注入器后,是波导加速管,微波能量的来源,就是头顶上的速调管电子束就在这里,被微波能量推着越跑越快,越跑越快.
高能物理研究所工厂生产现在叫做高能锐新公司
聚束用的磁铁,电子束,就从中间那银白色的管子中飞驰而过速度近乎光速
感生放射性有害身心健康
就这样,电子枪发射出的电子束经过直线加速器一路向南奔向储存环而去
直线加速器的尽头,就是储存环了,储存环,周长约240米,轨道为椭圆形,BEPC建成之初,为单环构造,后来在2004年5月进行升级改造后变为双环,正电子束和负电子束分别在自己的环里加速、储存使得PEPC的性能有了极大提高(亮度增加30倍),储存环的中央为58mm*120mm的椭圆形环形不锈钢真空盒,这是电子束的运行的空间沿轨道安排有各类磁铁控制电子束运动,也就是看到的大箱子一样的东西,储存环的南北两端各有一段5米长的对撞区,东西两侧安装有运输线用来注入正负电子,北京谱仪探测器就装在北侧对撞区处,其中,储存环南侧切线还引出光束线为北京同步辐射装置.储存环隧道,2排并行的储存环
到了储存环,自然要与各种磁铁打交道,这里就是磁铁、磁铁、磁铁6极的、4极的、2极的,各有各的用途,为什么那么多磁铁?因为要想改变带电粒子的运动轨迹,用磁场就可以啊.
这是一个完整的弧区单元,整个储存环由很多这样的弧区单元构成,其中,橙色的为偏转磁铁,这是一个二极磁铁,其作用是用过洛伦兹力让电子束偏转沿轨道运动(储存环是圆形的),蓝色的4极磁铁是聚焦磁铁,用来把电子束聚焦在轨道中心,绿色的为6极磁铁,用来校正色品,在蓝色4极磁铁这边,其实还有一个小型的2极校正磁铁,用来校正束流方向,其中,BEPC运行时,磁铁的励磁功率是非常大的,励磁电流都在上百安培,磁铁,都采用水冷结构.
下面这个蓝色的大磁铁,这是在储存环第4象限上安装的真空内扭摆磁铁,代号4W2,在BEPC II建成当初,是我国磁场强度最高,磁极间隙可调范围最大,横向场区最宽的扭摆磁铁,为什么单把它列出来?因为它是对撞机上一个重要的插入件,可以用来产生高质量的同步辐射.这个磁铁和上面的那些2、4、6极磁铁不一样,那些磁铁,套在真空盒的外面,而这个磁铁,它的磁极位于真空盒的里面,而且磁极的间隙还是可以调整的,从120mm-12mm无极可调,制造难度还是蛮大的,但是,科研人员克服种种困难,逢山开路,遇水搭桥,出色的把它制造了出来,而且工作得很好.
隧道墙上的紧急停机按钮,可以随时终止BEPC运行
对撞区
对撞区,在对撞区的两端装有一对静电分离器,当需要对撞的时候,静电分离器被关闭,正负电子束在对撞区里发生对撞,安装在这里的北京谱仪对撞击结构进行探测,数据被送往计算中心进行分析.
从对撞区上来,就是北京谱仪的中央控制室了,北京谱仪(BES III)是BEPC II上配套的大型通用磁谱仪,这也是个埋藏在地下的大家伙,外形像一个巨大的圆筒,由主漂移室、飞行时间计数器、电磁量能器、u子计数器组成,当然还有相应的电子学读出、触发、数据采集等系统,谱仪是干什么用的?这是一个大型粒子探测器,正负电子束相撞了,撞出来个什么东西没有?就靠谱仪来检测,它相当于BEPC II的眼睛,通过测量正负电子对撞反应产生的次级粒子来研究物质微观结构的基本组成单元及其相互作用性质中央控制室负责监控设备的运行状态,
中央控制室里的辐射检测装置,这是电离室?
BEPC还有一个重要的设施就是北京同步辐射装置(BSRF)了,这个设备位于储存环的南侧,负电子经过弯转磁铁和扭摆器时发出的同步辐射光在这里被引出,经前端区和光束线送至各个同步辐射实验站所谓同步辐射,它来自于高速运动的带电粒子状态发生变化时发出的电磁波,话说这个同步辐射,一开始是不受待见的东西,为什么?因为当年大家制造加速器,一心一意就是为了让粒子获得更高的速度而高速运动的粒子流发出了同步辐射后,能量就会降低,速度就会减慢,而且,只要粒子流转向,就会有同步辐射产生,无法消除,为此令无数物理学家和工程师大伤脑筋1947年,通用电气公司的研究所在加速器上发现了这一现象,命名为同步辐射,或同步辐射光而产生利用这种同步辐射的设备,称之为同步辐射光源或同步辐射装置
到后来,有人发现这种特殊的电磁波具有非常高的准直性和和极高的亮度,可以用来作为新型光源探索微观世界,于是同步辐射才被利用起来,变废为宝,反而成了炙手可热的资源在BEPC上的这个北京同步辐射装置,应该说是一种兼用光源(也可运行在专用模式下)因为它的本体电子储存环是用作高能物理试验的,只是“***”从储存环扭摆磁铁处引出同步辐射光不过BEPC每年的运行计划里,也会将储存环切换为专用模式用来提供同步辐射,像今年新建成的上海光源,就是专为使用同步辐射设计制造的电子储存环,属于专用光源BSRF刚建成的时候只有2个试验大厅、5条光束线和7个试验站,现在扩展到3个试验大厅,14条光束线和试验站他们分别是:光电子能谱、X射线衍射、XAFS、软X射线、小角X射线散射、中能X射线、蛋白质晶体结构、X射线成像和形貌、VUV光谱、X射线漫散射、高压X射线衍射、X射线荧光分析、X射线光刻、LIGA
同步辐射,BSRF厂房内部,多条光束线呈扇形排列
控制柜,最上面的LCD显示的是BEPC的运行状态,可以看出现在处于停机状态
BSRF很多试验都是和X射线有关的,因此有专门的屏蔽措施
总结
说说这个大家伙出产了什么成果吧,BEPC定位是粲夸克和t轻子的物理研究,自1989年开始运行直到2005年升级改造,现在是世界上t-粲能区里性能最好的对撞机,得到了像t轻子质量测量、ψ衰变及粲夸克偶素物理、Ds物理研究、J/ψ衰变物理研究、R值精确测量以及发现X1835新粒子等一批重大物理成果。同时,在BEPC建造、升级改造过程中,还克服了很多诸如低温超导、高真空设备、大功率速调管制造等工程技术上的难题。也让当时薄弱的工业水平有了进步提升。
每年五月份(好像是第二个周末)中科院各个研究所有开放日活动,可以去高能所参观北京正负电子对撞机。
