加速器第八章.ppt

第八章 高能粒子加速器 NLC设想中的正负电子直线对撞机 500GeV,30-40Km,3000速调管，400MW,大亚湾1GW,70亿美圆 七十年代和八十年代末，西欧粒子中心(CERN)着手将400GeV分离作用的强聚焦加速器改造为2×270GeV的质子--反质子对撞机。它于1981年改成(原目标为2×400GeV，但受电网电力的限制，当时只工作于2×270GeV，该机代号为SPPS)。 在CERN的对撞机上，1983年发现了弱电统一理论所预言的传递带电弱相互作用的中间玻色子 ，以及传递中性流弱相互作用的中间玻色子 ，从而从实验证明电磁相互作用和弱相互作用可用一个统一理论框架来描述。为此，鲁比亚和范德梅尔获得1984年诺贝尔奖。 SPPS 1983年美国费米国家实验室(FNAL) 开始将其500GeV的分离作用质子同步加速器Tevatron改为对撞机8月16日反质子源破土动工。1984年2月，能量倍增器产生了第一个能量为800 GeV的束流。1985年10月13日，CDF探测器首次观测到质子反质子对撞。 1994年4月26日科学家们找到了顶夸克存在的直接证据。1995年3月3日CDF组和D0组在176GeV的能量上发现了顶夸克，如此大的质量，出乎物理学家的预料。 TevatronI 1986年10月20日能量倍增器产生第一个能量为900 GeV的束流。TevatronI成为世界最高能量的质子-反质子对撞机 为增加质子反质子在Tevatron的对撞次数，90年代，美国批准了Tevatron-II计划，在原2公里隧道外新建一个能量为150 GeV的常规磁铁环作为新注入器，亮度提高10 倍。 科学家们对大型探测器CDF和D0进行了改进，为Tevatron-II 能有新的重大发现和开展新的物理工作奠定了基础。 6.9km,CERN质子同步加速器的隧道, 蓝色的磁铁聚焦，而且红色的磁铁转向 SPS 同步加速器能量提高很快，但束流下降很大。 标准模型的验证要求能量更高，流强更大。 标准模型：1964年，美国盖尔曼“夸克模型”，预言了由三个奇异夸克组成、质量为1670MeV/c2的 粒子。1974年丁肇中AGS上发现 粒子，增加了粲夸克。1977年，莱德曼在Tevatron发现 粒子，增加了底夸克，1978年马丁.佩尔等在SPEAR上发现 粒子（1784MeV轻子），又间接证明了 中微子的存在，理论上预测存在顶夸克，质量15MeV，美（PET）、德（PETRA）、日（TRISTAN）竞争。1995年美国在Tevatron I，在176GeV的能量上发现了顶夸克。 如400GeV质子和“静止”的质子碰撞时，相互作用能只有27.4GeV。若要把相互作用提高一百倍，则要将加速器能量提高104倍。这样加速器直径也要约提高104 ，达到104 km数量级，比地球的直径还要大。束流对撞，相互作用能提高了29倍， “同步加速器（Synchrotron）”自它诞生25年以来，大大地影响着我们生活的各个方面――甚至是我们未知的那些领域。“同步加速器（Synchrotron）”总能帮我们生产出可口的巧克力、让我们的iPOD能够储存成千上万的旋律，而且还极大地提高了飞机的安全性。 巧克力中的可可油拥有六种不同的晶体，而口感特别好的巧克力的晶体结构非常独特。将巧克力中的晶体结构拍摄下来，我们就能知道如何生产出可口的巧克力了。巧克力生产厂家就是这样利用同步加速器（Synchrotron）生产美味的巧克力的――还能不断提高巧克力的?质感、口感和外观。 大多数人并不知道如果没有同步加速器，我们就不可能在数字下载的天堂里遨游这么长时间了。iPOD磁盘中含有上千个微小的磁场。依靠同步加速器才能生产出如此小型的iPOD、才能提供更多储存音乐的空间。iPOD仅仅是一个开端。当我们的电子产品开始采用塑料材质的时候，信息技术就将变得越来越便宜，而且变得越来越袖珍。 同步加速器在先进的航空安全性方面发挥着重要的作用。金属和巧克力一样也具有独特的晶体结构，当金属被腐蚀的时候，其晶体结构就发生了改变。通过同步加速器拍摄出执行定期航线的飞机金属中的晶体结构，就能知道金属是否已经被腐蚀了，这样就可以让有危险的飞机停止飞行。 同步加速器技术还在深入研究人类染色体组织的科学领域扮演着关键的角色：利用同步加速器可以显示出遗传基因图谱中蛋白质的三维结构，有助于科学家们研制出更有效的药物。 世界上最小的同步加速器 日本立命馆大学的Shiga光子生产实验室（Shiga Photon Production Laboratory）经过15年的努力，成功研制出一种小型的、可以放入实验室的微型同步加速器光源——MIRRORCLE-6X，并已经开始在市场上出售。