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北京正负电子对撞机的

编辑:chaxungu时间:2022-09-28 08:08:11分类:数理化学


简称:bepc
1建立及改造.
北京正负电子对撞机是世界八大高能加速器中心之一。
1988年10月16日,中国首台正负电子对撞机在北京建成并首次对撞成功。这项高科技工程的竣工和投入使用,使中国高能加速器技术,一步跨越了20世纪的50、60、70年代,直接进入了20世纪80年代国际先进水平。

北京正负电子对撞机是1984年作为国家重点工程之一确定的中美科技合作项目,总投资为2.4亿元,由中科院高能物理所负责建造。工程建筑总面积达57500平方米,形似一个巨大的“羽毛球拍”,由电子注入器、储存环、探测器、核同步辐射区、计算中心等5个部分组成。整个工程于1984年10月7日在北京西郊破土奠基,1985年10月23日电子直线加速器研制成功,1986年10月23日储存环弯转电磁铁试制成功,1987年12月负电子出束,1988年5月正电子出束,1988年10月16日正负电子计算机整体建成并首次对撞成功,1990年7月21日通过国家验收,迄今为止一直处于稳定运行状态。



北京正负电子对撞机的建成和投入运行,为中国粒子物理和同步辐射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,使中国高能物理研究进入了世界前沿,取得了具有国际水平的诸如实现τ轻子质量精确测量等成果。而且,正负电子对撞机所产生的同步辐射光作为特殊光源,可在生物、医学、化学、材料等领域开展广泛的应用研究工作。
 2006年9月19日,北京正负电子对撞机重大改造工程(bepcii)中的大型粒子探测器北京谱仪iii(besiii)超导磁铁成功励磁到1万高斯,是地球磁场的2万倍,电流强度达到3368安培,最大储能达到1000万焦耳。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我国超导技术的巨大进步,是bepcii建设的重要里程碑。

  besiii超导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、低温恒温器、冷物质及电磁力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,强迫氦两相流冷却技术,通过专门设计的阀箱与氦制冷机相连接,实现远距离控制。

  besiii超导磁铁是高能物理研究所研制的我国单体最大的超导磁铁。研制工作自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题后,磁铁达到稳定运行状态。目前,国际上只有欧美、日本可以进行此种大型探测器超导磁铁的研制.

2、概况和重大科技成果
(一)概况
北京正负电子对撞机(bepc)是我国第一台高能加速器,是高能物理研究的重大科技基础设施。由长202米的直线加速器、输运线、周长240米的圆型加速器(也称储存环)、高6米重500吨的北京谱仪和围绕储存环的同步辐射实验装置等几部分组成,外型象一只硕大的羽毛球拍。正、负电子在其中的高真空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--北京谱仪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。
(二)重大科技成果
北京正负电子对撞机建成和高效运行,为我国高能物理研究取得举世瞩目的成就,跻身于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成果之一;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,解决了标准模型与实验结果的一个矛盾,得到了国际高能物理界的高度赞扬;2005年,发现的新型粒子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。
作为同步辐射装置,是目前国内唯一可以提供从硬x射线到真空紫外光的宽波段同步辐射光源,为凝聚态物理、材料科学、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。我国第一条生物大分子晶体学实验站于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冠状病毒蛋白酶大分子结构、菠菜捕光膜蛋白晶体的结构等重要成果。
3、推动相关产业发展与多方面的积极影响
北京正负电子对撞机的建设,不但推动了我国高能物理及相关领域的基础研究,还有力带动了我国相关高技术产业的发展,促进了我国计算机、探测技术、医用加速器、辐照加速器和工业ct等产业的技术进步,产生了巨大的经济和社会效益。
(一)相关产业发展
对撞机许多关键部件采取了世界上独一无二的方法进行研制生产,使国内相关企业在相关技术领域有了较大提高和突破,带动了我国机械、电子工业技术的发展。
在磁铁和微波部件方面,其设计和研发水平已达到国际水平,先后向美国、日本、意大利、韩国出口加速管、能量倍增器、微波系统波导元件等高科技产品,为国家赢得了荣誉;微波和高频技术的突破为我国电视和广播事业的发展发挥了积极作用,多项技术用于彩色电视发射机速调管的批量生产;对撞机相关的超高真空技术研究,使我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,实现了国内第一个计算机国际联网,引进了www技术并向全国推广,对我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,在上海光源、散裂中子源和硬x射线自由电子激光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。
4、主要发展经历和典型经验
(一)主要发展经历
北京正负电子对撞机于1984年10月在中国科学院高能物理所开工建设,1988年10月建成,邓小平同志亲自奠基并参加了落成典礼。作为我国第一台高能加速器,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,已成为以高能物理为主、同步辐射兼用,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,在世界同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),目前工程进展顺利,预计2007年完成。改造后对撞亮度和数据获取率将提高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物理成果。
(二)典型经验
对撞机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,中科院高能物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创新实践。
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;其次加强学科布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主观能动性;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,为建成世界先进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发展的基地,为将高能所建成世界一流的研究所打下坚实的基础。
四、权威部门认证和评价
基于该装置完成的研究成果获得国家自然科学二等奖3项,中国科学院自然科学一等奖3项、二等奖2项、杰出科技成就奖1项,以及中国物理学会吴有训奖和胡刚复奖。