双振荡场产生正负电子对的理论研究

在强电磁场下真空产生正负电子对的研究中,多场的组合扮演重要的角色.本文运用计算量子场论方法在全时空数值求解狄拉克方程,研究了两个空间分离的局域化振荡电场击穿真空产生正负电子对的过程.结果表明通过选取合适的场参数,两场的相互作用可以显著增强正负电子对的产生.两场的相互作用使产生正负电子对的动量分布曲线出现了周期性的振荡,并导致了非对称的多光子跃迁过程.通过含时微扰理论分析得出,正负电子对的动量分布的周期性振荡可由电场宽度、电场频率和两场间距共同决定.两场间距能够改变正负电子对动量分布的变化周期,随着两场间距的增大,产生正负电子对的动量(能量)的单一性得到优化;电场宽度不仅影响正负电子对动量分布的峰谷高度差,还会改变其在动量空间峰值的展宽;根据能量守恒定律,电场频率的增大使得产生粒子对的动量随之变大.因此,通过选择合适电场参数可以抑制或加强特定动量分布的正负电子对,这为今后的实验设计提供了重要的理论指导.

正负电子谱仪屏蔽方案的模拟优化设计

超短超强激光通过尾波场加速产生的高能负电子束与金属靶相互作用可以获得高能正电子束。实验和计算均表明当高能负电子与较厚的靶相互作用时,产生的正负电子和X射线强度强、发散角大。针对这种情况,为了准确测量能谱,谱仪前方必须使用准直孔,让混合束通过准直孔后再进入大间隙的磁场区域内进行偏转和探测。应用FLUKA程序模拟表明,通过在谱仪外部添加准直孔,谱仪内部添加塑料(以下简称CH)屏蔽片的方式,可以实现谱仪能量分辨率的提高和对噪声的有效抑制,从而实现在混合场中对正电子束能谱进行更准确的诊断。

非线性啁啾频率对势阱产生正负电子对的增强

用计算量子场论方法研究了非线性啁啾频率对势阱中正负电子对产生的增强效应。研究了由静态势阱和动态势阱组成的组合势阱中产生的正负电子对的密度、产额和能谱等性质随着啁啾参数的变化,分析了组合势阱的频谱和瞬时束缚态。发现非线性啁啾效应对低频区域比较敏感,与固定频率情况相比可以使粒子数增加2~3倍。与组合势阱相比,非线性啁啾效应对单个振荡势阱更敏感。在低频下单个振荡的势阱中正负电子对产额可提高多个数量级。这是因为在低频下单个振荡的势阱中,主要通过量子隧穿过程产生的正负电子对数目非常低。非线性啁啾效应增加了高频场成分,提高了多光子过程和动力学辅助机制。由于高频抑制作用,所以非线性啁啾效应对高频区域粒子的增量不大,甚至会抑制正负电子对的产生。

我国大科学工程改造升级的管理与运行——以北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCⅡ)为例

大科学装置,是现代科学研究的基础设施。而大科学装置的建造项目,即大科学工程。由于其在设备的设计、制造、安装等方面的高技术含量,大科学工程的立项、建造方面都有着其特殊的要求和规律。本文试图通过一期BEPC与二期BEPCII的对比,来探讨大科学工程的决策和建造方面给我们的若干启示。

亲历的真实与史学的真实 评《北京正负电子对撞机工程建设亲历记》

《北京正负电子对撞机工程建设亲历记——柳怀祖的回忆》,柳怀祖口述,杨小林、陈京辉访问整理,长沙:湖南教育出版社,2016年,30.4万字,384页,定价62元。2017年5月,柳怀祖先生送给笔者一本新书——《北京正负电子对撞机工程建设亲历记——柳怀祖的回忆》(图1),并嘱笔者读后写一篇评论文字。柳先生之所以这么说,主要是笔者曾经关注过北京正负电子对撞机工程方案的提出与确立的历史,做过一些文献搜集和口述访谈资料采集工作。笔者也是因此事与柳老师结缘的,并成为忘年之交。

极端相对论性正负电子对等离子体中横振荡的色散关系

由伏拉索夫方程和费米分布函数的相对论性修正形式推导出相对论性正负电子对等离子体中横波的色散方程,对等离子体中的横波进行解析研究,得到长波支和短波支的色散关系。从解析的色散曲线发现了与Mikhailovskii在极端相对论性情况下对于电子-离子等离子体中色散关系研究相类似的结果:在极端相对论性等离子体中横波的解析色散曲线具有不连续性。基于解析色散曲线的不连续性,进而采用数值计算的方法求解了完整的等离子体色散方程,得到其数值解,数值色散曲线可将解析上的长波和短波衔接起来,使其成为一条完整的色散曲线。

大科学装置成果转化模式探析——以北京正负电子对撞机为例

作为世界八大高能加速器之一,在30余年的时间里,北京正负电子对撞机(BEPC)在高能物理及其它交叉学科领域发展了一系列高新技术及专利。首先分析了BEPC的科学技术成果,如论文与专利、获奖情况、成果转化等,然后探究其科技成果转化模式,并对其高新技术及产品进行盈利分析和产业化分析。在此基础上,对其现有科技成果转化模式存在的问题进行归纳、总结,并提出解决问题的对策建议。

北京正负电子对撞机(BEPC)同步辐射实验西厅3W1光束线周围辐射剂量水平的测定

介绍了北京正负电子对撞机同步辐射实验西厅 3W1光束线周围辐射的来源和特点、辐射测量方法及测量结果。通过对 3W1光束线周围不同位置辐射水平的测量 ,得出 3W1光束线周围的辐射场与BEPC的运行状态密切相关。在正常储存束流阶段 ,辐射场是一个稳恒的慢变化场 ,辐射水平正比于储存的束流强度 ;注入阶段 ,辐射场是一个占空因子很小、辐射水平很高的瞬发辐射场 ;束流的突然打掉或突然损失会引起辐射水平的突然上升。

北京正负电子对撞机次级束模拟质子单粒子效应分析

首次从利用高能电子打靶产生的质子进行半导体器件的单粒子效应（ＳＥＥ）实验研究的角度分析了北京正负电子对撞机（ＢＥＰＣ）次级束中的质子的能量范围和产额，计算了３种途径下高能电子打靶产生的质子的能量范围，估算了反应截面。研究表明：选取重核做靶可以不同程度地提高质子产生截面，质子的微分产额（ｄ２ＹｄＥｄΩ）可达１．６６×１０－３ｓ－１·ｓｒ－１·ｅＶ－１。可以用ＢＥＰＣ次级束中的质子做翻转截面比较大（σ＝１０－８ｃｍ２）的半导体器件的单粒子效应实验研究。

北京正负电子对撞机(BEPC)辐射监测系统的改进

介绍了北京正负电子对撞机辐射监测系统的改进情况。改进后的新系统不仅提高了人机界面的交互性、增强了辐射现场的实时性 。

国家目标引导下的大科学工程——以北京正负电子对撞机为例

大科学工程是实现国家重要科学技术目标的大型科研设施,在推进国家科学技术发展与实现国家目标过程中具有不可替代的作用。北京正负电子对撞机是我国大科学工程的代表。自20世纪80年代以来,其建设、运行和改造都紧密结合国家目标,在推进科学研究、发展高新技术、实现成果产业化等方面,做出了突出贡献。本文以此为案例讨论大科学工程与国家目标之间的关系。

北京正负电子对撞机重大改造工程中超导磁体电流引线设计

北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCⅡ)中超导聚焦四极磁体(SCQ)共有6对电流引线,输送4种不同大小的电流。超导探测器磁体(SSM)由1对4 000 A的电流引线输送电流。本文为SCQ和SSM两个超导磁体设计多层套管结构的电流引线。引线通过在低温端增加大质量铜座的方法来延长当冷却氦气消失时低温端温度上升到超导导线失超温度的时间。给出了多层套管结构电流引线稳态与非稳态大型CFD软件Fluent6.0数值模拟结果。

北京正负电子对撞机人身安全联锁系统的改进

本文介绍北京正负电子对撞机人身安全联锁系统的改进，主要叙述了人身安全联锁的要求和新系统方案的确定。改进后的新系统不仅提高了可靠性、增强了系统的可维护性及信息传递的准确性。

探究物质最基本的结构——从中微子和正负电子对撞谈起

首先对粒子物理的基本目标、实验方法、研究现状以及粒子标准模型进行了简要介绍。解释了为何寻求超出标准模型的物理信号是现阶段物理学研究的核心任务。接着着重介绍了首个在粒子物理实验中被证实的超出标准模型的实验信号、中微子振荡及其实验测量,以及通向新物理原理的探针——希格斯(Higgs)玻色子。最后,介绍了高能物理实验设施,特别是现有的北京正负电子对撞机项目和未来的环形正负电子对撞机项目。对于后者,除了明晰其突出的物理学意义和物理学性能,还阐述了其对科学技术的促进作用。

北京正负电子对撞机及其重大改造工程

北京正负电子对撞机(BEPC)自1988年建成投入运行以来,在高能物理实验和同步辐射研究领域做出了许多重要成果,成为在其工作能区性能国际领先的高能加速器。为了在激烈的国际竞争中继续保持我国在子-粲物理领域的领先地位,我国科学家提出了北京正负电子对撞机重大改造计划(BEPCII),于2003年底得到国家批准。和BEPC一样,BEPCII“一机两用”用于高能物理和同步辐射研究,作为对撞机的主要指标的亮度将比BEPC高100倍,同步辐射的性能也将大幅度提高。简要报告了BEPC上的研究成果、BEPCII工程建设的进展及其发展前景。

廿年科学工程史 廿载辉煌创业篇——记北京正负电子对撞机工程

大科学装置,是现代科学研究的基础设施。而大科学装置的建造项目即大科学工程,由于其在设备的设计、制造、安装等方面的高技术含量,因而大科学工程的建设、运行和管理有着其特殊的要求和规律。本文试图通过对北京正负电子对撞机工程的简略的历史回顾,揭示出其在工程学方面给我们的若干启示。

北京正负电子对撞机

建国以来,特别是改革开放以来,我国陆续建成了一批大科学装置,对促进我国科技事业和相关事业的发展起到了积极作用。虽然从总体上来说,我国大科学装置在规划、管理和规模体量上与世界先进水平和建设国家科技创新体系的需求相比还有相当差距,尚不能满足我国科技发展的要求;但同时也存在着各科研机构因对大科学装置的了解和认识不足,而未能使其潜力得到充分发挥的问题。目前,我院正与国家有关部委积极沟通,争取联合成立大科学装置专项基金,面向全国资助科研用户利用大科学装置积极开展多学科研究。为加强我院乃至全国广大科研工作者对大科学装置的了解与认识,进一步推动"小科学"研究与大科学装置的结合,充分发挥大科学装置对各学科研究强有力的支撑作用,本刊与我院基础科学局合作,特设"大科学装置"专栏,系统介绍我院乃至我国大科学装置的建设与运行管理成果及各装置的研究支撑能力。

北京正负电子对撞机调束运行期间的环境辐射

本文主要介绍对北京正负电子对撞机(BEPC)调束运行期间环境辐射监测的方法和主要结果。在北京谱仪大厅(1厅)活动屏蔽墙(1m厚、6m高混凝土)内、外(监测点R-5、R-6)的中子剂量当量率分别为33和1.2μSv/h,γ剂量当量率分别为55和0.8μSv/h;在距1厅内的第一对撞点100m处的19环境监测站测得的中子剂量当量率曾达0.039μSv/h,γ为本底水平,经分析表明,此中子剂量主要来自对撞点聚焦磁铁接反(束流损失较大)情况下的天空反射。

周光召领导北京正负电子对撞机工程建设二三事

北京正负电子对撞机工程（BEPC）一直得到邓小平同志、党中央和国务院的直接关怀与支持。1983年12月中央书记处决定将对撞机工程列为国家重点建设项目，并成立了由中国科学院、国家计委、国家经委、北京市负责同志组成的工程领导小组。1986年．时任中国科学院副院长的周光召同志接替谷羽同志担任对撞机工程领导小组组长。当时。工程领导小组成员有国务院重大技术装备领导小组办公室主任林宗棠．国家计委主任张寿和北京市副市长张百发。

CAN总线在北京正负电子对撞机直线加速器控制系统中的应用

以CAN总线在北京正负电子对撞机(BEPC)直线加速器控制系统中的应用为例,介绍了CAN总线的特点,系统结构以及基于VME总线的CAN接口卡在实验物理和工业控制系统(EPICS)中的软件设计。CAN总线已成功地在北京正负电子对撞机直线加速器控制系统的磁铁电源控制EPICS样机系统中得到应用,取得了满意的结果。