院士帶你解秘「北京正負電子對撞機」

2020-08-27 中國科普博覽

我國第一臺大科學裝置北京正負電子對撞機，是目前世界上唯一運行在τ-粲能區的對撞機，於1988年建成，2009年完成升級改造。它的外型像一隻碩大的羽毛球拍，直線加速器長202米，儲存環周長240米，由直線加速器、儲存環、北京譜儀、北京同步輻射裝置、計算中心等5個部分組成。正、負電子在其中的高真空管道內被加速到接近光速，並在指定的地點發生對撞，通過大型探測器--北京譜儀記錄對撞產生的粒子特徵。科學家通過對這些數據的處理和分析，進一步認識粒子的性質，從而揭示微觀世界的奧秘。

2020年8月21日14點，「重器鑄夢」探秘中國科學院大科學裝置專題營的第五期直播活動走進了中國科學院高能物理研究所，由陳和生院士親自帶領青少年們探秘「北京正負電子對撞機」，在「雲上科學營」官方網站進行了直播，通過對北京正負電子對撞機的儲存環、北京譜儀及控制室、北京同步輻射裝置等實地的參觀，引發了青少年對北京正負電子對撞機的興趣，並與陳和生院士進行了互動交流。

△陳和生院士向營員們問好


△儲存環

△北京同步輻射實驗裝置


△納米成像實驗站

在互動提問環節，青少年們提出了一個又一個有趣的問題：高速運動的粒子，怎麼樣才能保證它們沿著預定的軌道相互碰撞？我們現階段有什麼機會能夠參與到這樣的科學研究中？等問題，這些問題都得到了陳和生院士的解答。陳和生院士妙語連珠的回答，使得直播活動進入了高潮。

2020年青少年「雲上科學營」 活動是由中國科協、教育部共同主辦，由國務院港澳辦、中科院、中國鐵路支持的科技與文化交流活動。「重器鑄夢」探秘中國科學院大科學裝置專題營是2020年「雲上科學營」 重磅推出的專題營活動，由中國科普博覽、格致課堂組織策劃。旨在帶領青少年走進中國科學院五大科學重器，觸摸中國乃至世界的未來。

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  • 第三十二期 正負電子對撞機
    15年後，也就是1988年10月16日凌晨５點５６分，在這裡，BEPC（北京正負電子對撞機）首次實現正負電子對撞，亮度達到8×1027／㎝2.s——這被譽為「這是中國繼原子彈、氫彈爆炸成功、人造衛星上天之後,在高科技領域又一重大突破性成就」。 這一改寫歷史的成就，也改寫了很多人的命運，比如張闖。
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    近幾年來，中國科學院高能物理研究院的院士們一直在申請建造CEPC（全程正負電子對撞機），追趕西方國家在這方面的進度，而楊振寧先生卻表示極力反對。正負電子對撞機其實是一種加速微觀粒子的機器。我們知道，電子這種微觀粒子是帶有電性的。如果我們將一個電子放入一個電場中，那麼它就會往電場的反方向運動。電子受到的力，與電場的強度成正比。
  • 環形正負電子對撞機部分關鍵部件已成型,中國在不斷接近微觀宇宙
    環形正負電子對撞機在這些年，已經被中國的很多科學迷所熟知，因為中國有一個計劃在研討之中，這就是環形正負電子對撞機的全面建設問題。現在爭論確實很大，有些科學家認為沒有必要建設，因為現在粒子方面的研究，幾乎趨於完成。但是也有很多科學家認為，微觀世界的粒子研究，才剛剛開始。
  • 修建我國最大正負電子對撞機，投資400億會不會打了水漂？
    此外，對撞機還可以使得微觀尺度上模擬宇宙大爆炸後的宇宙初期形態，幫助科學家研究宇宙起源，我們所有的電子，質子，中子都是通過對粒子的轟擊發現的。科學家在這個核子中心裡發現了希格斯粒子，又被稱為「上帝粒子」，利用希格斯粒子，可以解釋宇宙是如何形成的，這也是一個巨大的發現，正是因為粒子加速器對未來科學的巨大作用，所以我國在1983年開始修建北京正負電子對撞機，於1988年建成，目前的能量範圍在2GeV-5GeV之間，雖然和歐洲的核子中心有一定的差距，但是也是處於世界領先地位，畢竟在世界能夠有實力建造大型粒子對撞機的國家沒有幾個。
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    新華社北京11月14日電（記者董瑞豐）環形正負電子對撞機（CEPC）研究工作組14日發布概念設計報告，闡述了這一大科學裝置的可行性設計方案及科學意義，同時詳細評估了其相比國際同類裝置的科學優勢。2012年，位於歐洲的大型強子對撞機發現了對物理學標準模型至關重要的「上帝粒子」——希格斯粒子，開啟粒子物理學研究的新時代。中科院高能所隨後提出建造環形正負電子對撞機的方案，主要包括兩部分：讓電子高速對撞的加速器和類似「可以高速照相的超級顯微鏡」的探測器。
  • 投資400億建最大正負電子對撞機，到底值不值「西瓜視頻」
    此外，對撞機還可以使得微觀尺度上模擬宇宙大爆炸後的宇宙初期形態，幫助科學家研究宇宙起源，我們所有的電子，質子，中子都是通過對粒子的轟擊發現的。科學家在這個核子中心裡發現了希格斯粒子，又被稱為「上帝粒子」，利用希格斯粒子，可以解釋宇宙是如何形成的，這也是一個巨大的發現，正是因為粒子加速器對未來科學的巨大作用，所以我國在1983年開始修建北京正負電子對撞機，於1988年建成，目前的能量範圍在2GeV-5GeV之間，雖然和歐洲的核子中心有一定的差距，但是也是處於世界領先地位，畢竟在世界能夠有實力建造大型粒子對撞機的國家沒有幾個。
  • 環形正負電子對撞機和超級質子對撞機——中國正迎來引領世界科技...
    因此，挖掘出標準模型背後的物理定律（又被稱為新物理），就成為粒子物理乃至整個物理學的核心問題，也是新一代對撞機設計的終極目的。歐洲已有LHC（大型強子對撞機），日本正在積極承辦ILC（國際直線加速器），美國已有不少大型加速器（費米實驗室，斯坦福直線加速器等等）。
  • 王貽芳院士:中國花360億建造大型對撞機,到底值不值?
    在正負電子對撞方面，領導了北京正負電子對撞機上新的北京譜儀的設計、建造及前期的研究 。近日，王貽芳院士在科普中國演講了中國花360億建造大型電子對撞機到底值不值，他指出了為什麼需要那麼大的電子對撞機，這個項目遍及了多少個領域等，首先講了希臘科學家曾提出的假說和已被證實的科學成果以及中國古人對科學所做出的傑出貢獻。
  • 北京正負電子對撞機到底撞出啥?中國花360億建大型對撞機值嗎?
    大型對撞機300多年前真正開始有科學，從原子論、分子論、到元素周期表，再到原子核、夸克，中國科學院高能物理研究所所長王貽芳在「我是科學家」演講中說，三分之一的諾貝爾物理學家頒給了粒子物理，中國需要大型對撞機，建造大型對撞機又一次引發熱議
  • 超強X光給物質微觀成像 北京對撞機重啟同步輻射 - CCTV.com
    這是北京正負電子對撞機的大型探測系統??譜儀。 新華社發（資料照片）    新華網北京１２月３０日電（李斌、楊文婷）你也許去醫院照過Ｘ光，但是你知道用正負電子對撞機發出的超強Ｘ光給物質的微觀結構「拍照」嗎？完成第二階段改造任務的北京正負電子對撞機同步輻射裝置２５日起重新向用戶提供同步輻射服務，也就是利用對撞機發出的超強Ｘ光對物質進行微觀「成像」。
  • 中國建造環形正負電子對撞機有什麼意義?
    環形正負電子對撞機（CEPC）是我國正在論證中的新一代高能粒子加速器，如果建成，它將有望超越大型強子對撞機（LHC），成為世界上最強的粒子加速器之一。那麼，建造這樣大型的粒子加速器有什麼意義呢？粒子物理標準模型所預言的一種極為重要的基本粒子——希格斯玻色子就是在大型強子對撞機中發現的。雖然這種粒子早在上個世紀六十年代就已經被預言存在，但直到21世紀之後，大型強子對撞機的投入使用才被證實。希格斯玻色子的發現，標誌著粒子物理標準模型已經找到了最後一塊拼圖，新的物理學時代需要強大的粒子加速器去開創。