北京除了高能物理所哪里还有上海同步辐射光源电子谱测试啊?

Source简称NSLS)分为两个储存环,小环稱为真空紫外环建于1984年,约有25条光束线主要提供紫外、可见、红外及部分X光。大环称为X光环建于1986年,约有60条光束线产生比真空紫外环能量更高的X光。NSLS每天24小时运行可同时进行80个以上的不同的实验,每年为400多个学术界、工业界和政府研究机构的2500名科学家提供重要的科研手段他们无数的研究项目每年大约出650篇论文,其中有125篇以上的论文刊登在主要的学术杂志上

用户因利用NSLS上海同步辐射光源开展既噺颖又影响大的研究获得了应得的荣誉(右图为NSLS的光束线)。围绕NSLS光源各种各样独一无二和富有成果的科研人员已经成长起来。NSLS提供的廣泛光子能量范围吸引了许多领域里的研究人员聚集在一个比较紧凑的环境里开展工作促进了在其他情况下不可能的合作。在BNL和NSLS的鼓励丅这一科研群体从美国东北部的科技部门吸纳了许多人才,不断得到壮大

NSLS成为世界上建设第三代光源的起点,之后建设的许多同类装置在它的布局基础上进行了改进加入了更多的部件和插入件,最后的技术性能超过NSLS经过20年的不断改进,NSLS的性能实际上已达到极限保歭和提高NSLS用户的积极性和用户的数量,需要继续提供能够满足它们现在和将来科学上的需要认识到这一事实,迫使NSLS提出研制一种超过其夲身的新装置提供更高的平均亮度和通量。这一新的装置被称为NSLS-II它将保留构成现行NSLS研究特点的跨学科性质,同时提供新的能力以满足鼡户的进一步要求通过开发和建造新的最先进的中能储存环,利用其在世界上最先进的性能同时为许多用户服务就可最佳地实现这一目标。 

计划中的NSLS-II是个最先进的中能电子储存环(3 GeV)旨在实现等量输出,亮度和通亮都达到世界之最该装置产生的X射线的亮度将比现在嘚NSLS高10000倍,设计工作将于2005年开始计划2008年建造,2012年投入运行 

NSLS-II在由20多个插入装置产生的2-20 KeV的能量范围内,提供的光峰值亮度大于1021 光子/秒/0.1%带宽/毫米2/毫弧度2目前正在考虑按最佳运行方式来设计储存环,使电流保持在500毫安给光束线的光学仪器提供稳定的热负载。为使3 GeV的 机器在2-20 KeV能量范围内的性能达到最佳考虑采用短周期(10-15 mm)、小间隙(5 mm)的超导波荡器。 

NSLS-II采用的储存环磁聚焦结构类型正在积极讨论中以便确定最大限度地满足用户的需要并使机器性能达到最佳,从而获得高亮度通常的磁聚焦结构由24个TBA结构组成,周长在550-600米的范围内水平发射度在3 GeV时约为1.5 nm。这樣一个结构完全满足用户预期对约20个插入件和超低发射度约1.5 nm的需要将来可以将其改进为能量回收直线加速器运行模式。除TBA结构外也在研究DBS和QBA结构。每种结构都有利有弊设计者正与用户一起研讨,以确定其最佳结构至于所有超高亮度电子环,最大的挑战是用非线性六極铁补偿磁聚焦结构的大色差同时使电子束的稳定相位空间区域达到最大,即所谓的"动态孔径挑战" 

MHz的超导高频系统。超导高频系统在利用像LEP和KEKB加速器开展高能物理研究中已经证明了自己最近CLS、DIAMOND和SRRC光源都采用了超导高频系统。超导的特性可大大降低对高频功率的要求夶孔径腔体的"单模"设计可以不用消除耦合束团不稳定性的反馈系统。正在考虑采用Cornell和KEK的设计超导高频系统在欧洲和日本都可买到。根据高频功率耦合器研制的进展情况将需要2个或3个腔体。

NSLS-II的性能指标见下图:显示了与目前的NSLS(黑色)相比的NSLS-II(红色)的插入件和二极磁铁嘚平均亮度(左)和通量(右)(U=波荡器W=扭摆磁铁,BM=弯转磁铁)

NSLS-II的额定参数如下:

NSLS-II将带来新的科学机遇,其特点和它所提供的各种能仂的组合在未来几十年内将对国家主要的科学研究项目产生重大影响:

- 在国家卫生研究院结构基因组、能源部基因组到生命和其他主要研究项目中起关键作用;

- 大大提高研究凝聚态物理和材料科学的实验能力; 

- 提供范围广泛的纳米分辨率探测器满足国家迅速增加的纳米科學计划; 

- 对决定地球和星体演化的过程提供新的解释。 

这些研究项目涵盖以下广泛的不同学科和研究领域: 

(1)结构生物学:NSLS-II的亮度能够使科研人员解决膜蛋白、大分子组合、药物设计和结构基因组领域里日益困难的问题

(2)生物医学成像:NSLS-II在软X射线和硬X射线光谱范围内嘚高亮度能大大提高软X射线成像和硬X射线微探针的空间分辨率。分辨率约为10钠米的整个细胞成像将成为可能另外,采用冷冻俘获法可探索细胞过程 

(1)电子关联系统:NSLS-II将极大地提高许多实验技术的能力,特别是1)利用高能光子约1MeV高分辨率光电子发射技术使该技术能用茬更多样品上;2)约10MeV分辨率非弹性散射技术,用于研究电子激励;3)利用相干X射线研究动态学和使复杂区域成像 

(2)磁性和磁性材料:NSLS-II嘚高亮度和椭圆型极化插入件或极化转换光学设备将极大提高自旋分辨光电子发射、X射线磁性圆二色和共振磁性X射线散射技术的灵敏度,鉯及这些技术的空间和时间分辨率 

(3)物质和生物材料:过去20 年中,同步辐射在了解弱散射系统的排序性质中起到重要作用最近,注意力集中到了混合系统上NSLS-II的高亮度可使研究人员应对确定混合系统中基本排序的主要科学挑战。 

(4)先进材料的生成和处理:NSLS-II的高亮度將使实时X射线的研究扩展到微秒级原子在表面漫射正是在微秒级,这种漫射是许多重要过程的最早阶段也可利用实时成像重建技术用楿干X射线开展斑点实验。 

催化剂:NSLS-II的高亮度会将1)现有的技术扩展到在微秒或微秒以下对催化过程的动力学开展时间分辨研究;2)启动新實验技术的应用像高分辨率X射线发射光谱和X射线Raman散射,提供新的光谱信息;3)可用好于10nm模型系统的光谱显微表征描述新的钠米尺寸催化材料、活性区和模型系统中的吸附物-基旨的相互作用的特点;4)能对模型系统进行高压研究帮助填补压力空白。

NSLS-II的高亮度连同最近在X射线聚焦光学仪器取得的进展和新的相干X射线成像技术,能使研究人员确定很多不足10钠米空间分辨率的钠米材料的原子结构和化学组成叧外,NSLS-II靠近功能性钠米材料研究中心(CFN)该中心2007年建成后,可使两者的用户充分利用这两个装置的科学诀窍和仪器设备 

NSLS-II的高亮度将在哽广泛的压力和温度范围内,从有限能力的探索研究到全面材料的表征高精度研究根本改变高压实验的性质。特别是可以研究高压高温時流变学特性、声子相关特性和化学反应动态特性 

NSLS-II的高亮度通过提供元素特征、高空间和能量分辨率、低浓度探测能力和环境介质中的笁作能力,将产生一个表征的新水平

(高能所科研处制作  内容来自侯儒成翻译的资料及)

北京正负电子对撞机(BEPC)是世界仈大

中心之一 是我国第一台高能加速器,也是

研究的重大科技基础设施;由长202米的

、输运线、周长240米的圆型加速器(也称储存环)、高6米重500吨的

实验装置等几部分组成外型像一只硕大的羽毛球拍。北京正负电子对撞机是当时世界上唯一在τ

和粲粒子产生阈附近研究τ-粲粅理的大型正负电子对撞实验装置也是该能区迄今为止亮度最高的

世界八大高能加速器中心之一

BEPC自1990年建成运行以来,迅速成为在20亿到50亿

能量区域居世界领先地位的

优异性能为我国开展高能物理实验创造了条件,取得了一批在国际

界有影响的重要研究成果如:τ

质量的精确测量、20-50亿电子伏特能区正负电子对撞强子反应截面(R值)的精确测量、发现“质子-

、发现X(1835)新

等;同时,BEPC“一机两用”成为我国眾多学科的

大型公共实验平台,取得了包括大批重要

北京正负电子对撞机(BEPC)占地总面积达57500平方米由电子注入器、储存环、探测器、核哃步辐射区、计算中心等5个部分组成。正、负电子在其中的

管道内被加速到接近光速并在指定的地点发生对撞,通过大型探测器--

记录对撞产生的粒子特征科学家通过对这些数据的处理和分析,进一步认识粒子的性质从而揭示微观世界的奥秘。

已成为世界八大高能物理實验研究中心之一

BEPC由四大部分构成:注入器与束流输运线、储存环、北京谱仪和

像一支硕大的羽毛球拍,由北向南而卧“球拍的“把”———注入器是一台长202m的行波正负

加速管中就像冲浪一样骑在微波场上不断得到加速。

在电子束被加速到150Mev 时轰击一个约 1cm厚的

靶,由于級联簇效应产生正负电子对将正电子

起来加速,就得到高能量的正电子束正负电子束流通过输运线注入到球拍的“ 框”———储存环Φ,积累、储存、加速、对撞正负电子束流在储存环 240m长的真空盒里做回旋运动,安放在真空盒周围的各种高精密电磁铁将束流

、聚焦、控制在环形真空盒的中心附近;

腔不断把微波功率传递给束流使之补充能量并得到加速;上百个探头密切检测束流的

、位等性能;计算機通过各种接口设备,控制对撞机的上千台设备的工作! 当正负电子束流被加速到所需要的能量时对撞点两侧的一对

被关断,正负电子束鋶就开始对撞安放在对撞点附近的北京谱仪开始工作,获取正负电子对撞产生的信息北京同步辐射装置(BSRF)的光束线和实验站也可以開展各种实验,BEPC储存环每隔4-6小时重新注入正负电子束流重复以上过程

北京正负电子对撞机(BEPC)是在邓小平同志和周恩来总理的亲切关怀丅建设的国家

。总投资为2.4亿元由中科院高能物理所负责建造

等18位科技工作者给周恩来总理写信,反映对发展中国

1972年9月11日周恩来总理对關于建设中国

实验基地报告的复信中指示:“这件事不能再延

迟了。科学院必须把基础科学和理论研究抓起来同时又要把理论研究与科學实验结合起来。

研究和高能加速器的预制研究、应该成为科学院要抓的主要项目之一”

1975年3月,国家计委向国务院提出了《关于高能加速器预制研究和建造问题的报告》(七五三工程)刚刚复出主持中央工作的小平同志同意了这个报告,并转送周总理批示

1977年,邓小平哃志在国家科委、国家计委《关于加快建设高能物理实验中心的请示报告》(八七工程)上批示:“拟同意”

1981年1月,国家计委决定停止┿三陵“高能物理实验中心”的筹建工作(即八七工程)对

预制工程提出调整方案。

1981年1月10日小平同志对

等14位科学家的信做了批示:“請

同志召集一个专家会议进行论证”,讨论高能加速器的建造方案

1981年9月22日-25日,中科院数理学部在北京召开“2.2GeV

预制研究方案论证会”会議对

提出的注入器、储存环和探测器的预制研究项目进行了讨论,决定开展

1981年5月高能所在征求国内外专家意见的基础上提出了建造2×22亿

囸负电子对撞机的方案,在由国家科委和中国科学院召开的专家论证会上得到原则通过

1981年12日22日,邓小平同志在中 国科学院关于建造2.2GeV正负電子对撞机建议报告上批示:“这项工程进行到这个程度不宜中断他们所提方案比较切实可行,我赞成加以批准不再犹虑。”

1982年高能所完成预制研究方案的初步设计,试制关键部件样机

1982年6月19日,高能所派出21名科技人员组成的考察组到

中心进行设计考察完成了

工程初步设计第三稿,基本确定加速器的主要参数

1983年4月25日,国务院批准国家计委《关于审批2×22亿电子伏正负电子对撞机建设计划的请示报告》同意新建一台能量为2×22亿

正负电子对撞机,工程正式立项

1983年,开始进行重点非标部件的预制研究

1983年12月15日,中央书记处第103次会议决萣将北京正负电子对撞机(BEPC)工程列入国家重点工程建设项目并成立由中国科学院、国家计委、国家经委、北京市的

组成工程领导小组,谷羽任组长(1986年

院长接任工程领导小组组长)。工程领导小组办公室设在中国科学院14个部委组成了工程非标准设备协调小组,组织铨国上百个科研单位、工厂、高等院校大力协同攻关土建工程由北京市负责全力保证。

1984年6月25日-7月4日BEPC扩初设计审查会在京召开。会议通過了技术审查小组对工程的审查报告并建议国家有关部门批准这项工程的扩初设计。

1984年8月15日小平同志在

工程领导小组报送中央的简报仩批示“我们的加速器必须保证如期甚至提前完成”。

1984年9月国务院批准了国家计委”关于审批北京正负电子对撞机(即8312工程)建设任务囷规模的报告”(国家计委科[号),明确了一机二用”的方针增加了同步辐射实验区的建设。批准总投资为2亿4千万元(含引进用汇2500万美え)总建筑面积为54700平方米。工程建设实行经理负责制的投资包干责任制

1984年10月7日,BEPC破土动工邓小平同志与党和国家领导来到

参加奠基典礼,为奠基石铲了第一锨土并亲切接见了参加工程建设的科技人员和职工代表。邓小平同志为基石题写了“

”的题词他说:“我相信这件事不会错”。

1985年至1987年6月BEPC主要部件批量生产,八大非标设备陆续验收

1986年5月6日,BEPC工程总体安装正式开始谷羽、林宗棠、岳致中等領导及300多位代表出席安装开工典礼。

1986年6月BEPC注入器第一批部件进入隧道完成安装。

1987年12月BEPC注入器总调成功,

1988年10月16日BEPC首次实现正负电子对撞,亮度达到8×1027/㎝2.s完成了小平同志提出的“我们的加速器必须保证如期甚至提前完成”的目标。

1988年10月20日《人民日报》报道这一成就,稱“这是我国继原子弹、氢弹爆炸成功、人造卫星上天之后在高科技领域又一重大突破性成就”,“它的建成和对撞成功为我国粒子粅理和同步辐射应用开辟了广阔的前景,揭开了我国

1988年10月24日邓小平等党和国家领导人视察北京正负电子对撞机工程,表示祝贺并慰问參加工程建设的代表。邓小平同志发表了“中国必须在高科技领域占有一席之地”的重要讲话

1988年12月,BEPC对撞峰值亮度达到设计指标

推至對撞点上安装就位,开始总体检验用已获得的巴巴事例进行刻度。

1989年5月北京谱仪投入试运行。

1989年7月5日北京正负电子对撞机和北京谱儀通过技术鉴定。

1989年9月北京谱仪(BES)开始物理工作。

和剂量监测系统通过技术鉴定

(BSRF)三个前端区、一块扭摆

、三条光束线、两个实驗站通过国家技术鉴定开始投入运行。鉴定委员会由29位专家组成

北京正负电子对撞机结构图

1990年7月10日,对BEPC工程总体、土建工程、建安工程、器材设备、财务、档案等进行国家预验收

1990年7月21日,北京正负电子对撞机通过国家验收

装置从调试转入试运行,并首次向国内用户开放

计算中心网络与美国SLAC实验室及国家能源超级计算中心(NERSC)连接。

合作组在美国物理学会上报告了τ

质量测量结果获得国际知名科学镓的好评。τ

质量mτ精确测量是验证

中轻子普适性的一个重要实验1991年11月7日--1992年1月20日,北京谱仪合作组进行了τ轻子质量测量的

工作所获結果:Mt=.4±0.2MeV,与国际1990年版数据表

给出的世均值相比比原实验数据降低了7.2MeV,纠正了过去约 7MeV偏离精度提高了8倍,被誉为1992年最重要的物理成果の一

1993年1月7日,“τ轻子质量的精确测定结果”被评为1992年度全国十大科技成就之一

1993年3月,高能所计算中心建成64K BPS高速网络并与世界各高能物理实验中心相连,用于通讯和数据传输同时,还为国内60余个研究单位和大学提供电子邮件和信息检索服务

1993年5月,中科院批准《北京正负电子对撞机改进项目可行性研究报告》、《北京谱仪改进项目可行性研究报告》

1995年4月,国家拨专款开展τ-C工厂可行性研究

质量嘚精确测定结果”获国家自然科学二等奖。

进行了升级改造(BESII)

共振参数的精确测量”获中国科学院自然科学二等奖。

1999年2月7日BEPC/BES/BSRF改进项目通过鉴定。BEPC综合性能大幅度提高实现了稳定高效运行,年运行时间达到九个半月以上故障率仅为6%左右,在束流能量1.89GeV时亮度达到1031cm-2s-1日岼均事例数提高了3-4倍,达到了国际同类加速器的先进水平

1999年6月28日,国务院科教领导小组决定增加对BEPC运行改进与未来发展R&D的经费

1993年6月,開始实施BSRF的技术改造和新建多周期永磁插入件3W1与相应的光束线

1996年3月,BSRF的3W1永磁插入件通过技术鉴定

向中科院上报“北京正负电子对撞机丅一步发展预制研究项目建议书”,提出对BEPC进行重大改造的单环麻花轨道的改造方案

1997年,“北京谱仪Ds物理的研究”获中科院自然科学奖┅等奖

1999年6月,中科院向国家科教领导小组第五次会议提交了“中国

发展战略”汇报了中国高能物理发展目标和中长期发展规划和BEPCII方案。国家科教领导小组安排了设备的改进和并决定增加BEPC年度运行经费。

在2-5GeV能区的R值精确测量取得重要成果得到国际高能物理界的高度评價。5GeV以下的R值是

计算不确定性的重要部分北京谱仪国际合作组充分把握了国际

发展的最新动态,选定了这一在理论上有全局性重大意义、在实验上极富挑战性的课题精心设计了全能区的实验方案。此项实验对加速器和探测器的性能及运行水平对实验技术和数据分析方法以及理论模型等都是严峻的挑战。经过可行性研究国际合作组把测量能区定为2-5GeV,精度目标定在7%左右该指标对北京正负电子对撞机运荇能量和

的要求已经接近极限。为了完成R值精确测量实验北京正负电子对撞机发挥了运行以来的最高水平,在如此宽的能量范围内长时間保持了长束流寿命和高亮度的稳定运行这在国际高能物理实验研究中也属领先水平。北京谱仪在2-5GeV能区的近百个能量点上进行能量扫描測量并在数据分析中,发展和应用了多项创新方法和理论模型使测量的

大大降低,平均测量精度达到6.6%比国际上原有的实验结果提高叻2-3倍

召开。80余名中外高能物理、加速器技术、高能天体物理等领域的研究人员参加了大会会议就BEPCⅡ的物理目标、加速器技术及非加速器粅理实验等方面的内容进行了研讨。会后高能所继续组织精干力量对BEPCⅡ方案进行深入研究,包括对其物理目标加速器和探测器改进方案进行具体论证,争取尽早确定加速器改进的基本方案在适当的时机召开国际评审会对方案进行评审,早日立项

2000年7月27日国务院科教领導小组第七次会议审议并原则通过《关于中国高能物理和先进加速器发展目标的汇报》,同意在北京正负电子对撞机取得成功的基础上投入4亿元对该装置进行重大改造。

2000年“φ(2s)粒子及

物理的实验研究”获中科院自然科学一等奖。此项研究应用

在内的质量、总宽度、蔀分宽度以及

等50余项重要参数的测量还进行了hc(2S)及hc(1P)等粒子的寻找。其中21项

数据属国际上首次测量相当一部分数据具有当前国际最高精度。同时还指出了粒子数据表中涉及数据处理及数据引用的多处重要错误建议和订正了15项ψ(2S)衰变数据。以上结果使国际

物理领域嘚数据面貌得到了明显改观

2001年3月31日午夜,从北京谱仪(BES)控制室传来振奋人心的捷报:从2000年11月初开始的本轮

运行所获取的在线J/ψ强子事例达到了2500万相当于

强子事例2700万以上。加上2000年获取的2400万已提前实现了我们向国家科教领导小组承诺的两年获取5000万J/ψ事例的计划。这样,BES擁有的J/ψ事例比世界上同能区对撞机上得到J/ψ总数的4倍还要多。

和核物理计算最高学术水平的国际高能物理计算会议(CHEP2001)在京召开。

2001年“J/ψ衰变物理的实验研究 ”获中科院自然科学二等奖。

物理实验研究获重大进展”被评为2001年中国基础研究十大新闻之一

2002年2月,“φ(2s)粒子及粲夸克偶素物理的实验研究”获2001年度

数据手册(PDG)将多年不变的R值图作了重大改动增加了BES的全部结果,国际粒子物理数据库收录叻全部R值数据

界的广泛关注。该项研究成果的论文于2003年7月在世界最具权威和最有影响的物理学期刊《物理学评论快报》(Phys. Rev. Lett.)上发表所謂共振态,是一种寿命极短的、不稳定的

它具有和稳定的强子类似的

衰变,其寿命一般短到10-20s~10-24s很难在探测器中留下

而直接被探测到,呮能通过其衰变产物来观测

2003年11月8日,经过4年的努力总投资5000多万元的BSRF改造圆满完成。新建的两个插入件以及新建和改建的光束线和实驗站都已投入运行,除一个子项目外均已通过专家验收,BSRF的综合性能全面大幅度提高

2003年,"2-5GeV能区正负电子对撞强子反应截面的精确测量"研究集体获中国科学院2003年度杰出科技成就奖北京市科学技术一等奖。

顾名思义北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII)是对北京正负电子对撞机(BEPC)进行重大改造的科学工程,改造的目的是提高性能增强竞争力,更好地实现其科学目标

BEPCII 的主要设计指标对撞亮度是 BEPC 的 30100 倍 新建与之楿匹配的北京谱仪 BESIII,同时大幅度提高同步辐射的性能BEPCII 于 2004 年初开始建设,投资人民币 6.4 亿元计划五年完成。

2004 年 1月 17 日人大常委会副委员长、中国科学院院长路甬祥在 BEPCII 工程动员大会上,要求我们“认真组织实施北京正负电子对撞机改造工程保证按 质 按 时 完 成 , 实 现 预 定 科 学 目 标 ” 并 希 望BEPCII 能够“成为大科学工程的范例” 。

2004年4月30日早8:00北京正负电子对撞机正式结束运行,标志着BEPC/BES胜利结束实验任务

举行了庆祝BEPC圆满完成任务暨BEPCII设备安装仪式大会。

2004年8月16-24日高能所成功举办了第32届国际高能物理会(ICHEP2004),来自世界42个国家和地区的近千名代表参加了會议BES所获的最新物理成果在大会上报告后,引起了强烈反响多个大会报告和大会总结报告都给予了高度评价。

2004年“2-5GeV能区正负电子湮沒产生强子反应截面的精确测量”获国家自然科学二等奖。“北京

光束线与实验站建设及应用”获北京市科学技术二等奖

2005年7月4日,北京囸负电子对撞机圆满完成了历史使命BEPC储存环开始拆除。

2006年9月19日北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII)中的大型

的2万倍,电流强度达到3368

最大储能达到1000万

。测试结果显示其主要性能达到设计指标。它的研制成功标志着中国超导技术的巨大进步是BEPCII建设的重要里程碑。

BESIII超導磁铁是北京谱仪的关键部件之一为北京谱仪提供大口径、高强度的均匀磁场。主要包括超导线圈、

悬挂支撑结构和阀箱等采用国际主流的单层线圈内绕工艺,强迫氦

冷却技术通过专门设计的阀箱与氦

相连接,实现远距离控制

研制的中国单体最大的超导磁铁。研制笁作自2003年开始历时三年,工程技术人员在解决了大口径超导磁铁绕制技术、绝缘固化工艺、间接冷却技术、专用电流引线等关键技术问題后磁铁达到稳定运行状态。中国是继欧美、日本之后可以进行此种大型探测器超导磁铁研制的国家

2008 年7 月 19 日, BEPCII 的加速器与北京谱仪联匼调试对撞成功观察到了正负电子对撞产生的物理事例,标志着 BEPCII 圆满完成了建设任务

2009年 7 月 17 日, 以国家发展改革委员会副主任张晓强和Φ国科学院常务副院长白春礼为主任的国家验收委员会对 BEPCII 工程进行了验收 “国家验收委员会认为,BEPCII 工程按指标、按计划、按预算、高质量地完成了各项建设任务是我国大科学工程建设的一个成功范例”

基于BEPC的科学研究

开展国际前沿的t-粲物理研究,全面更新权威的《粒子粅理手册》中的有关数据期望在胶球和混杂态寻找以及轻强子谱的研究方面有更深入的了解或有所突破,为检验和发展

完成BESIII的研制和调試研究其未来改进方案;研制大亚湾实验的探测器与读出电子学,研究未来发展的关键技术研发满足

数据处理需要的跨平台SAN高速网络計算环境,对关键技术进行可行性测试

密切结合BEPC/BES和国际上各大实验室的最新实验结果,进一步检验和发展

存在的问题并进一步揭示可能存在的超出标准模型的新物理

完成BEPCII直线机加速器和储存环各系统设备的研制和调试解决BEPCII实现高亮度的加速器物理问题和关键技术难点。為国内大型加速器装置建设和参与相关国际合作研发关键技术

加速器技术的应用开发及产业化

大幅提升装置的总体性能,为国家纳米科技研究计划、结构基因组研究计划、国防建设急需的研究项目及其它多学科的创新性研究提供高性能的实验平台

北京正负电子对撞机的建成和投入运行,为中国粒子物理和

应用提供了基本研究实验手段和条件成为跨部门、跨学科共同享用的实验研究基地,使中国

研究进叺了世界前沿取得了具有国际水平的诸如实现τ

质量精确测量等成果。而且

所产生的上海同步辐射光源作为特殊光源,可在生物、医學、化学、材料等领域开展广泛的应用研究工作

北京正负电子对撞机建成和高效运行,为中国高能物理研究取得举世瞩目的成就跻身於世界八大高能物理研究中心之一做出了重要贡献。

在高能物理实验研究领域取得了一系列国际领先的研究成果。1992 年τ轻子质量测量的精确结果纠正了过去τ轻子质量的实验偏差,并把精度提高了10倍,证实了轻子普适性原理被国际上评价为当年最重要的高能物理实验荿果之一;1999年,对2-5GeV能区的强子截面进行了测量将过去世界平均值的精度从15-20% 提高到6.6%,将Higgs质量从61GeV改变到90GeV解决了

与实验结果的一个矛盾,得箌了国际

界的高度赞扬;2005年发现的新型

X1835开辟了一个国际前沿研究热点领域,将在多夸克态寻找和研究等方面做出重要贡献

装置,是目湔国内唯一可以提供从

、生物医学、软X光学、微电子及微机械技术等多学科应用研究提供了先进的实验平台中国第一条生物大分子

实验站于2003年建成并正式投入使用,首次获得了具有重要生物学意义的SARS冠状病毒蛋白酶

结构、菠菜捕光膜蛋白晶体的结构等重要成果

推动发展與多方面的积极影响

北京正负电子对撞机的建设,不但推动了中国

及相关领域的基础研究还有力带动了中国相关高技术产业的发展,促進了中国计算机、探测技术、

等产业的技术进步产生了巨大的经济和社会效益。

许多关键部件采取了世界上独一无二的方法进行研制生產使国内相关企业在相关技术领域有了较大提高和突破,带动了中国机械、电子工业技术的发展

和微波部件方面,其设计和研发水平巳达到国际水平先后向美国、日本、意大利、韩国出口

、能量倍增器、微波系统

等高科技产品,为国家赢得了荣誉;微波和高频技术的突破为中国电视和广播事业的发展发挥了积极作用多项技术用于彩色

的批量生产;对撞机相关的

技术研究,使中国高技术发展所需的超高真空基础技术有了较大突破上海真空泵厂、沈阳科学仪器研制中心等一批企业,由此具有了生产超高真空系统的能力向科研单位、航天工业、电子工业等部门提供了优质产品,并有多项产品出口

(二)其它方面的积极影响

在开展高能物理实验的国际合作中,实现了國内第一个计算机国际联网引进了WWW技术并向全国推广,对中国网络技术的发展起到了巨大的推动作用

作为人才培养基地,培养了一大批加速器与探测器领域的高水平专业人才和技术骨干在

前期研究等国家未来发展方向的重大科技基础设施的建设中已开始发挥重要作用。

主要发展经历和典型经验

北京正负电子对撞机于1984年10月在

开工建设1988年10月建成,邓小平同志亲自奠基并参加了落成典礼作为中国第一台

,1990年10月投入运行经过多年的运行和不断升级改造,北京正负电子对撞机的加速器故障率和运行水平已跻身于国际先进行列对撞亮度等主要指标在其工作能区居国际领先地位,已成为以

兼用开展高水平多学科研究的科学研究平台。

为进一步提升设施的综合性能在世界哃类型装置中继续保持领先地位,2003年10国家投资6.4亿元启动了北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII),工程进展顺利预计2007年完成。改造后對撞亮度和

率将提高100倍可进行τ-粲能区的精确测量,探索新的物理现象预期在相关物理前沿课题将取得多项具有世界领先水平的重大粅理成果。

是一个极为复杂的系统为满足高能物理和同步辐射实验的需求,运行和管理任务繁重为切实发挥设施的效用,中科院高能粅理研究所围绕北京正负电子对撞机的运行和管理在优化学科布局、体制机制改革、人才队伍建设、科研环境建设等方面进行了一系列創新实践。

首先结合国家重大需求和学科发展前沿积极部署前瞻性、战略性、突破性的研究工作,培育新的学科生长点;其次加强学科咘局和组织结构的调整整合资源,开展了深层次的人事管理制度、考核和激励机制、科研和工程管理机制等一系列体制机制的改革和探索最大限度地调动和发挥了工作人员的积极性和

;同时坚持培养与引进相结合,建立起优秀的、富有活力的科技和管理队伍;加强国际、国内合作与交流提高科学研究的整体创新能力;通过设立开放课题、聘请客座研究人员、建立合作研究组和联合实验室、合作培养研究生等方式来提高开放度等。

上述工作卓有成效使北京正负电子对撞机在与国际接轨的科研和管理进程中前进了一大步,为建成世界先進水平的高能物理实验基地和先进加速器技术发展基地、多学科创新性研究的实验基地、培养优秀科技人才的基地和促进相关高技术产业發展的基地为将

建成世界一流的研究所打下坚实的基础。

基于该装置完成的研究成果获得国家自然科学二等奖8项中国科学院自然科学┅等奖3项、二等奖2项、杰出科技成就奖1项,以及

BEPC是在邓小平同志亲切关怀下建设的国家大科学工程建成后迅速成为在30亿到50亿

能量区域居卋界领先地位的

,获得了大批重要的物理成果成为国际

界的热点之一。国际高能物理的发展要求BEPC进一步大幅提高加速器和探测器的性能实现更加精确的测量,去回答高能物理实验领域许多重大的问题探索新的物理现象。

从1999年开始北京正负电子对撞机未来发展的预先研究已经开始。改造工程最初计划采用单环方案使用麻花轨道实现多束团对撞,亮度提高一个

左右但由于受到BEPC丰硕科研成果的吸引,2001姩美国康奈尔大学把一台原先在高能量下运行的

转到BEPC的能区工作(称为CESRc)主要设计指标对撞亮度与BEPC改进升级的目标相同。但是他们采用短平快的方法声称能在2~3年内达到设计目标。实际上他们的

方法并不成功,CESRc只达到了设计性能的1/5到1/8

“然而在当时,如果BEPCII不改变方案大幅度提高效能,我们将失去国际竞争力”

介绍,面对严峻的竞争为了继续保持在国际

研究上的优势,中国科学家接受挑战迎难洏上,提出了新的改造方案

采用最先进的双环交叉对撞技术改造

,设计对撞亮度比原来的对撞机高30~100倍远高于

对撞机,使BEPCII将在世界同類型装置中继续保持领先地位成为国际上最先进的双环对撞机之一。这个方案的验收指标是将性能提高30倍难度极大。

这个方案得到了科学界的支持和国家的批准并在2004年初开工建设,称为北京正负电子对撞机重大改造工程研究人员在参考国际先进的双环方案的基础上,根据“一机两用”的设计原则巧妙地利用外环提供

光,并将硬X光的强度提高了一个

满足广大同步辐射用户的需求。

BEPCII工程于2004年1月动工计划工期5年,改造的主要目标是提高

的性能使粲物理数据增加两个数量级。

“我们边建设边提供上海同步辐射光源创国际先例。”

說尽管工程建设和调束的时间十分紧张,

仍坚持以国家需求为己任考虑到

尚未建成,为了保证国内广大

用户研究工作的需要主动将笁程建设分为三个阶段:

改造、储存环改造和探测器改造,并克服重重困难在每个阶段都插入同步辐射运行,最大限度地减少工程对同步辐射用户造成的影响创造了在大型加速器的建设过程中提供同步辐射专用光服务的国际先例。

2009年4月下旬开始本轮调束前,BEPCII/

III进行物理數据采集仅用不到一个月的时间,就获得了1亿 ψ(2S)衰变事例是目前世界上最大的在ψ (2S)共振峰上采集的数据样本,

非常好而改造湔获取1400万事例要用三个多月的时间。

“BEPCII挑战加速器建设和调试的难度极限”

透露,国际上成功的双环

的周长一般在2公里以上而北京正負电子对撞机(BEPC)储存环的周长短,只有240米隧道原来是给单环设计的,空间狭小国外成功的双环

是在80米距离内实现电子对撞再分开,BEPCII嘚对撞区非常短必须在28米内实现。

其次多项先进技术为首次应用。为了继续保持在τ—粲物理能区的先进性,工程采用大量国际上的顶尖技术而许多技术、设备是国内从未有过的,而

往往比航天、航空领域的要求还要高比如,对撞机必须使用多种先进的超导设备大哆为国内从未有过的,并为此建立大型氦低温系统其他首次应用的技术还有加速器建造中的横向反馈系统、超导高频系统、

、全环轨道慢反馈、束团流强检测控制,探测器建造中的高分辨率晶体量能器、小单元氦基气体漂移室、大型螺线管

、阻性板室(RPC)等

据悉,BEPCII对撞煷度达到验收指标的消息传出世界各大实验室的加速器专家,如

的调束运行负责人CERN的Paul Collier博士、美国布鲁克海文实验室(BNL)的著名加速器专镓翁武忠博士、

中心(SLAC)的赵午教授等纷纷在第一时间发来邮件表示祝贺

  • 2. 谷羽, 朱元石. 我所了解的北京正负电子对撞机工程建设[J]. 党史天地, -8.
  • 3. 張闯. 北京正负电子对撞机:回顾与展望[C]// 中国物理学会粒子加速器学会会员代表大会暨成立20周年学术报告会.
  • 4. 陈和生. 北京正负电子对撞机重大改慥工程[J]. 工程研究-跨学科视野中的工程, 2009,
  • 5. 薛镇. 北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII)的亮度监测[D]. 中国科学技术大学, 2010.

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