我一直很关注今年中科院各研究所的公众科学开放日情况。周三在出走社网站上看到genghong约伴一起去参观位于玉泉路的中科院高能物理所，于是我也报名参加了。

    相对于其他研究所来，高能物理所对于我来讲比较近。以前经常去中科院研究生院，只知道高能所就在它附近，竟不知两院是连在一起的。

 

    今年的公众开放日被定在5月15号（周六），高能所的参观重点是著名的“正负电子对撞机”。为了接待参观者，对撞机停机半天。因此，参观只安排在8点半到11点半之间。

或许是因为“正负电子对撞机”的知名度较高，当我们8点半到研究所的时候，报告厅里已经坐满了听报告的人，报告厅外也聚集了不少等待参观的人。我们五个人随着人流进入报告厅，上午九点、十点分别有两位所里的专家为参观者讲述高能所的建立、正负电子对撞机及高能物理学的意义。我们听了第一讲——张闯教授的讲座。张闯教授，1944年9月出生，上海人。清华大学毕业，高能所研究员，博士生导师。他的研究方向是加速器物理与技术。

张教授的报告快接近尾声了，genghong叫我一起随一伙人，被带领着、有秩序的前往对撞机直线加速器隧道参观。

正负电子对撞机主要由直线加速器隧道、存储环双环隧道（包括谱仪）组成。参观的顺序是：由直线加速器隧道北入口排队有序的下到隧道里（隧道里在停机的状态下仍很闷热）；出来后参观3#厅对撞机整体模型，有讲解；上楼参观存储环中控室；再下到地下参观存储环隧道（包括谱仪）；过窄墙、上楼梯参观谱仪控制室、计算中心；最后参观同步辐射实验室，纳米实验室和实验室楼上的核分析室。

以下是我的讲座笔记及材料整理：

 

对撞机是让某种东西在其中对撞的机器。在原子物理的研究中，经常需要用高能粒子做炮弹轰击原子，以进行进一步的研究。为了获得高能粒子，就要用加速器。

正负电子对撞机是一种先进的加速器，是当前研究物质微观世界最小构成单元及其相互作用规律的主要科学手段之一。它将正电子和负电子储存在环形的高真空管道内，使正负电子以接近光速的速度沿相反方向运动，在指定的对撞点对撞，发生对撞物理反应。对撞机是探索物质微观世界的强有力的工具。

 

北京正负电子对撞机既可以通过正负电子对撞来研究“基本”粒子，又能够利用电子在偏转时发出的同步辐射光，研究物质的分子和原子。

晶体～1cm   分子～10^-7cm     原子～10^-8cm     原子核～10^-12cm <$1$3

质子～10^-13cm     电子、夸克<10^-16cm

观测对象、物体尺度、“探针”能量和实验工具

用显微镜来研究物质的微观结构，它的分辨尺度与作为“探针”的粒子束流的能量成反比。“探针”的束流能量愈高，研究的分辨率也就愈高。

 

北京正负电子对撞机的外形像一支硕大的羽毛球拍，由北向南而卧。环拍的“把”——注入器是一台长202米的行波正负电子直线加速器。正负电子束流通过输运线注入到周长为240米的球拍“框”——储存环中，积累、存储、加速、对撞。安放在对撞点附近的北京谱仪能够获取对撞产品的信息，进行高能物理实验，而沿储存环切线方向安放的同步辐射光束线和实验站也可以同时开展各种科学实验。

 

    北京正负电子对撞机一机两用，除了开展高能物理粒子实验研究，还为来自全国各地的用户提供高性能的同步辐射光，开展凝聚态物理，生命科学，环境科学，材料科学，地球科学，光学与探测技术，高压物理，分子、原子物理，化工、化学，微电子和微机械等研究领域课题的研究，取得一大批高水平的研究成果。

 

    高能物理的研究目标是探索物质结构最基本的单元及其相互作用的规律。我们暂时还不知道高能物理的研究成果有什么应用的前景，就象100多年前居里夫人研究原子核时并不知道她开创的原子核物理研究的成果会用来做核武器，发电，治病。我们认识了物质微观世界的这些规律，未来将可以转变为技术，形成巨大的产生力。“今天的科学，明天的技术”，是一个历史的规律。

    高能物理研究依托大型加速器和探测器等大科学装置，建设这些装置大量使用各种新技术，如超导、自动控制、微波、高频、精密机械、高性能技术和海量储存、先进网络等等，有力地促进了这些技术的发展。中国高能物理的发展引进了这些高技术，有力地促进了这高技术在中国的发展。

    高能物理研究使用的大型加速器还能提供先进同步辐射光源和散裂中子源等大型先进的研究平台，为生命科学、凝聚态物理、材料科学、化学化工、资源环境、工程技术等许多领域的交叉前沿研究提供强有力的研究工具。

 

在雨中快速转动雨伞时，沿伞边缘的切线方向会飞出一簇簇水珠。同步辐射是加速器中接近光速运动的电子在运动方向改革时所发射的电磁波，具有强度高、准直性好、能量范围广（从深紫外到硬X光）等优异特性，成为一种研究物质结构和电子结构的高性能光源。

 

北京同步辐射装置建成于1991年，经过两次升级改造，性能大幅度提高，是目前中国大陆唯一运行的硬X射线同步辐射装置。

北京同步辐射装置是利用同步辐射光源进行科学研究并对社会开放的大型公用科学设施，是开展交叉学科科学研究的重要基础。

BSRF拥有14个实验站，可以提供从真空紫外到硬X光射线波段的同步辐射光，具有蛋白质晶体结构、X射线成像、X射线形貌术、X射线衍射、XAFS、X射线小角散射、光电子能谱、圆二色谱、漫散射、X射线微区荧光分析、软X和中能X射线讲量和谱学、高压衍射、LIGA和X射线光刻等多种实验技术。BSRF是一个服务于多学科的重要研究平台，研究项目涉及凝聚态物理、材料科学、化学化工、环境科学、高压物理、生物医学、地球科学、剂量学、地质资源和考古、软X光学、微电技术。

 

中子是组成物质的基本粒子之一，不带电，因此被称为中子。

    当一束中子入射到所研究的对象时，与研究材料相互作用，被散射出来，通过测量散射出来的中子能量和动量的变化，可以研究在原子、分子尺度上各种物质的微观结构和运动规律，告诉人们原子、分子在哪里，原子、分子在做什么，这种研究手段就叫中子散射技术。

 

当一个极快速的粒子打到重原子核上时，一些中子被“剥离”或被轰击出来，这个过程被称为散裂反应。被轰击的原子核温度升高，更多的中子就会“沸腾”起来并脱离原子核的束缚。如果将一个垒球用力投到装满球的筐中，有一些球会立刻蹦出来，而更多的球则会弹跳并翻出筐外，散裂反应与这个过程很相似。

 

落户广东省东莞市的中国散裂中子源，是建在中国的第一座基于加速器加速高能质子轰出金属靶而产品大量散射中子的中子源。

CSNS的建设会带动和提升众多相关产业的技术进步，对我国先进工业技术发展起到有力的促进作用，产生良好的社会经济效益。

 

    粒子物理的研究结果表明，构成物质世界最基本的粒子有12种，包括6种夸克（上、下、奇异、粲、底、顶），3种带电轻子（电子、缪子和陶子）和3种中微子（电子中微子、缪子中微子和陶子中微子）。

    中微子不带电，质量非常轻（小于电子的百万分之一），以接近光速运动，它具有极强的穿透力。穿越地球直径那么厚的物质，在100亿个中微子中只有一个会与物质发生反应，因此中微子的检测非常困难。所以在所有基本粒子中，人们对中微子了解最少。

    我国广东省大亚湾地区的大亚湾核电站与岭澳核电站是进行反应堆中微子实验的最佳场所。该实验主要目标是利用核反应堆产生的电子反中微子来测定一个具有重大物理意义的参数——中微子测合角θ₁₃。实验整体造价约三亿人民币，来自中国（包括香港）、美国、俄罗斯三个国家近二十个大学和研究所的研究人员参与这项研究。高能所承担了中微子探测器研制和中微子实验室设计的重要任务。

 

    羊八井ARGO实验是北半球最高、自然和社会条件最好的宇宙线地面实验，就甚高能伽玛射线天文、超高能宇宙射线和太阳活动变化进行全天候的常年持续的观测和研究。

 

    硬X射线调制望远镜是一台世界最高灵敏度和最好空间分辨本领的空间硬X射线望远镜，它将实现空间硬X射线高分辨成像巡天，发现大批高能天体和天体高能辐射新现象，并对黑洞、中子星等重要天体进行高灵敏度定向观测，推进人类对天体高能辐射过程的认识。

 

北京谱仪Ⅲ（BESⅢ）是工作在北京正负电子对撞机上的大型、通用、高精度谱仪，长11米，宽6米，高9米，总重700多吨，自2003年开始建造，2008年完成，共耗资2.4亿元人民币。BESⅢ由主漂移室（MDC）、飞行时间计数器（TOF）、电磁量能器（EMC）、μ子探测器（MUC），以及超导螺线管磁铁、读出电子学系统、触发判选系统、数据获取系统、控制监视系统、离线数据处理等部分组成。

BESⅢ研究的主要物理内容：轻强子谱的系统研究；粲偶素产生与衰变性质的研究；粲介子的弱衰变；超出标准模型新物理的寻找；QCD与强子产生性质的研究；т轻子物理。

 

    核分析方法已逐渐被广泛应用于古陶瓷研究，中子活化分析技术（NAA）具有灵敏度高、准确度高、精确度好、需样量少等优点，非常适合于文物的成份分析。常规X射线荧光（XRF）、同步辐射X射线荧光（SRXRF）和质子激光X射线荧光分析（PIXE）具有无损分析的特点，因此特别适合珍贵的完事器物的成分分析。

    中子活化分析（NAA）方法是一种核分析方法。它可对元素周期表中80%以上的元素进行分析，一般可达10^-6～10^-12g/g，精度一般在±5%；可同时给出多种元素的含量；取样量少，不易沾污和不受试剂空白的影响；仪器结构简单，操作方便，分析速度快等优点。它在文物研究中应用越来越多，已成为文物产地和矿料来源研究的主要方法之一。

 

全文发在了我的博客中，欢迎去浏览：

 

深感压力

重新学习了一会物理知识

都忘了5、6年了