北京正负电子对撞机(BEPC)是世界八大
高能加速器
中心之一, 是中国第一台高能加速器,也是
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
轻子
和
粲粒子
产生阈附近研究τ-粲物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
对撞机
。
[1]
BEPC自1990年建成运行以来,迅速成为在20亿到50亿
电子伏特
能量区域居世界领先地位的
对撞机
,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
高能物理
界有影响的重要研究成果。如:τ
轻子
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-
反质子
”质量
阈值
处新
共振态
、发现X(1835)新
粒子
等;同时,BEPC“一机两用”,成为我国众多学科的
同步辐射
大型公共实验平台,取得了包括大批重要
蛋白质结构
测定在内的重要结果。
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、核同步辐射区、计算中心等5个部分组成。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。
90年代以来,
高能所
已成为世界八大高能物理实验研究中心之一。
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
同步辐射装置
。
其
鸟瞰图
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
电子直线加速器
,电子枪产生的
电子束
在盘荷
波导
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
钨
靶,由于级联簇效应产生正负电子对,将正电子
聚焦
、
收集
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”———储存环中,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
偏转
、聚焦、控制在环形真空盒的中心附近;
高频
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
强度
、位等性能;计算机通过各种接口设备,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
静电分离器
被关断,正负电子束流就开始对撞,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开展各种实验,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
[1]
[1] 张闯. 北京正负电子对撞机及其重大改造工程[J]. 物理, 2005, 34(4):262-269.
[2]
中宣部新命名一批全国爱国主义教育示范基地 中科院两家入选
.中国科学院
[引用日期2019-10-03]
[3] 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, 2001(4):4-8.
[4] 张闯. 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. 2000.
[5] 陈和生. 北京正负电子对撞机重大改造工程[J]. 工程研究-跨学科视野中的工程, 2009, 1(3):20-26.
[6] 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.