環形正負電子對撞機關鍵部件研製獲新進展—新聞—科學網

 

6月18日，記者從中國科學院高能物理研究所獲悉，在國家重點研發計劃「高能環形正負電子對撞機（CEPC）相關的物理和關鍵技術預研究」等項目的支持下，CEPC加速器部分的關鍵設備研製取得了多項成果：一是650 兆赫茲（MHz）雙單元（2-cell）超導腔垂直測試達標；二是1300 MHz超導腔成功獲得高品質因數和高加速梯度；三是高梯度加速結構完成工藝測試。

CEPC是2012年中國科學家提出的關於未來高能對撞機的設想方案，用以研究希格斯粒子及相關科學問題，尋找超出「標準模型」的新物理的線索。2018年，CEPC的《概念設計報告》正式發布。按照概念設計，CEPC將是一個埋在地下100多米處的周長100公裡的「大環」。

最近，CEPC的650 MHz 2-cell超導腔在北京大學重離子物理研究所成功完成了摻氮後的垂直測試，測試結果表明，在2開爾文溫度下，加速梯度每米22兆伏時，超導腔的品質因數（Q）超過了6×10¹⁰，比CEPC的垂測指標4×10¹⁰高出50%以上，與國際領先水平相當。

CEPC的主環計劃採用240個650 MHz 2-cell超導腔。早在2018年5月，CEPC項目組就曾完成了650 MHz 2-cell超導腔的首次垂直測試。

與此同時，CEPC的1300MHz超導腔成功獲得了高品質因數和高加速梯度。

相關人員介紹，CEPC增強器還要採用96個1300 MHz 9-cell超導腔。目前，國內在建的上海硬X射線自由電子雷射（SHINE）包括了600個同樣的超導腔，高能物理所為其研製的四隻9-cell腔樣機成為該項目首批達標交付的超導腔。通過中溫烘烤/退火等新技術，1300 MHz 1-cell超導腔的品質因數達到3.5×10¹⁰（加速梯度每米30兆伏時），這個結果也與國際上的最前沿研究水平站在了同一起跑線上，為CEPC增強器超導腔的研製奠定了基礎。

此外，作為直線加速器的關鍵部件，CEPC的S波段常溫高梯度加速結構也於日前完成工藝測試，並通過驗收。該加速結構採用弧形腔、內水冷方案，並在國內S波段首次採用了單口輸入雙饋跑道型耦合器。高梯度加速結構老練、運行的達標，為CEPC常溫直線加速器加速結構打下了堅實的基礎，也為高能同步輻射光源（HEPS）S波段加速結構的設計積累了寶貴的經驗。

在高功率測試中，科研人員採用能量倍增系統對其進行了加速梯度的測量，測得該加速結構對應的加速梯度達到了每米33兆伏。目前，在3米長S波段加速結構中，僅韓國浦項加速器實驗室達到了每米30兆伏的加速梯度，因此，該項目研製的S波段常溫高梯度加速結構達到了國際先進水平。

 高梯度加速結構測試現場（中科院高能物理所供圖）

 

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