为了捕获千万亿分之一原子--访科技启明星李德明研究员

加速器在一般人的理解中是一种大能量、高成本、高精尖的庞然大物，是高能物理学家探究原子奥秘的武器，令常人可望而不可及。随着加速器使用范围的不断扩展，如今在生命科学、环境科学、考古。天文、地理等领域已经越来越多地与加速器打交道。但很多人担心使用加速器的安全、成本等问题，期盼有一种使用方便、安全、小型、低成本的加速器的问世。在经历了十多年的艰辛探索后，中国科学院上海原子核研究所的科学家们在1998年有一项振奋人心的成果发布，我国的科学家们完全依靠自己的力量，在世界上首创建成超灵敏小型回旋加速器质谱计（SM…     

型谱化高流强质子回旋加速器自主研发及创新应用

回旋加速器是开展核装备研制、核科学和生命科学等前沿研究,以及核技术创新应用的关键科学手段和不可或缺的研究平台.强流回旋加速器研究团队研发了高流强紧凑型回旋加速器,创建了径向调变磁场梯度强聚焦理论,研发了多束团强流束流动力学并行计算算法和软件,突破了紧凑型回旋加速器的极限能量、显著提升了空间电荷制约下的束流强度;独创了奇偶三角形单元垫补函数的等时场和非理想谐波场垫补方法,有效提高了轴向聚焦力,解决了磁铁工程难题;突破了“馈管-腔体”耦合振荡抑制、动态负载变化均衡等关键技术,实现了长期稳定运行.团队自主研制了十余台不同能量强流回旋加速器,其流强、注入和引出效率等主要性能指标处于国际同类装置前列,在中国原子能科学研究院、中国科学院国家空间科学中心、国防科技工业抗辐照应用技术创新中心、北京大学等单位的相关研究项目中做出了重要贡献,为近百个单位常年供束开展空间科学、生命科学与核科学技术的研究,应用领域广泛.     

强流回旋加速器技术的研究进展

简要介绍了强流质子加速器的若干个主要应用领域, 并比较了目前国内外各类质子加速器的发展状况, 列举了有代表性的加速器技术指标. 在此基础上, 总结强流回旋加速器的技术特点, 介绍了中国原子能科学研究院的强流加速器研究与发展的三个主要阶段. 最后, 重点介绍了我们目前正在研究的一些强流回旋加速器关键技术及研究进展.     

兰州重离子加速器研究装置HIRFL

兰州重离子加速器装置HIRFL是目前我国规模最大、加速离子种类最多、能量最高的重离子研究装置,主要技术指标达到国际先进水平,是世界上几个重要的核物理研究设施之一.HIRFL由ECR离子源、扇聚焦回旋加速器SFC、分离扇回旋加速器SSC、放射性束流分离线RIBLL1和RIBLL2、冷却储存环主环CSRm和实验环CSRe等主要设施组成.HIRFL具有加速全离子的能力,可提供多种类、宽能量范围、高品质的稳定核束和放射性核束,用以开展重离子物理及交叉学科研究.本文重点介绍了兰州重离子加速器装置HIRFL的发展现状以及取得的系列成果,同时对国内外重离子加速器装置的发展现状做了简要介绍.     

用超灵敏小型回旋加速器测定^14C

由国家自然科学基金资助的重大项目“超灵敏小型回旋加速器质谱计”于1993年6月14日在中国科学院上海原子核研究所通过了专家鉴定和验收,这标志着我国已成功地研制出世界上第一台用于~(14)C断定年代(断代)研究的小型回旋加速器质谱计,有关技术达到了国际领先水平。本文简单介绍加速器质谱的计数基本原理和~(14)C及其断代原理。     

强流回旋加速器综合试验装置的研制

为了实验研究强流回旋加速器的整机设计技术、主磁铁和束流诊断等关键部件的设计与加工工艺技术,完成100MeV回旋加速器的设计验证,并为今后逐步提高流强创造试验条件,目前在中国原子能科学研究院已建成一台10MeV,430μA的强流负氢回旋加速器综合试验装置,包括负氢离子源、轴向注入系统、中心区、主磁铁与主线圈、高频谐振腔、剥离引出系统等主体设备,以及配套的高频功率源、各类高压、稳流电源、电气、诊断、控制、真空、水冷、气动、安全联锁等系统.本文报告了该装置的设计与各系统研制以及整机束流调试结果等工作.     

高能加速器

高能物理是当前研究微观世界物质结构的前沿科学,高能物理实验所使用的主要工具是高能加速器。加速器的发展历史还不到半个世纪,但发展速度却十分惊人。四十年代初建成的回旋加速器,其直径不过一米多一些,而七十年代初建成的、目前世界上最大的质子同步加速器,其直径已达两公里,在三十年内增大了一千多倍。以能量来说,早先的回旋加速器只能把质子加速到几MeV(兆电子伏)。而目前最大的高能加速器已可把质子能量加速到500GeV(即5000亿电子伏),提高了差不多十万倍。从这一些对比中可以看出加速器规模变化之大,早先的加速器不过是实验室中的产物,到了现阶段,建造加速器,特别是高能加速器,已经是一项规模十分庞大,要求极为严格的工程建设项目了。     

生命探测仪

去年苏联发生了亚美尼亚大地震,前不久美国旧金山和我国阳原与大同一带相继发生了较强烈地震,而在此几年前的墨西哥城大地震和11年前的唐山大地晨更是令全世界震惊。此间世界各地的大小地震举不胜举.面对如此肆虐的地壳活动,人们首要的是探索及时并准确预报地震的方法,但至今未取得突破性进展,那么目前对地震发生后如何尽快发现并救出遇难者就显得极其重要。最近美国密歇根州立大学的科学家们研制出一种超敏感的雷达装置,可用于搜寻地     

加州大学伯克利分校培训未来核安全科学家

美国能源部国家核安全管理局(NNSA)给予一家学术机构联合会为期五年2500万美元的拨款,该联合会由加州大学伯克利分校牵头。该团体将培训本科生及研究生在原子能防扩散安全领域工作。这一美国国家科学安全联合会的成员还有密歇根州立大学、加州大学戴维斯分校、加州大学欧文分校、内华达州立大学拉斯维加斯分校、圣路易斯华盛顿大学。     

推动STEMM教育与HACD实践相结合

正麦克阿瑟天才奖获得者、美国密歇根州立大学生理学家罗伯特·鲁特-伯恩斯坦(Robert Root-Bernstein)指出:将HACD整合入STEMM教育中可以促进学生在STEMM学习上的表现。如果你做过任何医疗项目,艺术很可能曾暗中相助于你。听诊器的发明者法国人雷内·莱乃康(RenéLaennec)作为医师的同时还是一位长笛演奏者,他用乐谱记录了第一次听到的心跳声。而器官移植所用到的缝合技术是由另一位法国     

陈佳洱与北京大学重离子物理研究所的粒子加速器研究

<正>陈佳洱是我国著名的加速器物理学家. 1958年,他带领年轻教师和学生在北京大学技术物理系建成了我国第一台30 MeV电子感应加速器,并于次年调试出束. 20世纪60年代,在英国访问工作期间,他在国际上首次提出了诊断等时性回旋加速器越隙共振的实验判据,并发展了用可控的局域性一次谐波有效地抑制越隙共振振幅增长的方法,     

新技术为研究蛋白质的快速变化提供了可能

科内尔大学的科学家们使用一种新颖的粒子加速器已成功地拍摄了蛋白质分子的快照,其快门速度相当于十亿分之一秒。目前科学家们希望能获取通常在百万分之一秒内蛋白质所发生的变化,这些变化在人体中起着决定性的作用。与此同时,另一部分科学家们将应用一种展示蛋白质的运动状况而不是其结构的方法,以辨别出蛋白质形状的详细情况. 科研人员已掌握了某些蛋白质的形状,但不知道它们是怎样运动和变化的。所存在的问题是科学家既要观察经适当冷冻后的蛋白质,以确定其结构,又要观察蛋白质的运动状况。运动状况清晰了形状就变得模糊不清了。以前没有办法同时确定蛋白质的结构和运动状况。粒子加速器的研制成功使得生化学家想同时获得清晰的蛋白质运动状况和形状的可能性向前迈进了一步。     

怪异动物——斑点鬣狗

斑点鬣狗看起来像狗,但是科学家近来发现,它们的社会生活更像狒狒,只是斑点鬣狗的社会是女权主义起主导作用的. 《世界历史》中说,诺亚没有让鬣狗上他的方舟.菜利解释说,它们可能是在大洪水后,由猫和狗杂交后生出来的怪异动物. 斑点鬣狗受人蔑视长达数世纪之久,不过,依照一些专家的观点,斑点鬣狗实际上却是令人钦佩的.鬣狗生物学家说,这种动物在狩猎方面更聪明,更具社会适应性,而且不太暴力.比过去人们普遍认为的——臭名昭著,要好得多.一直在肯尼亚研究鬣狗长达15年的密歇根州立大学的动物学家凯·霍尔坎普说,一旦你习惯于它们,就会觉得它们没有那么丑陋了.     

抓住迪斯尼契机探索特大城市的科普之路

在20世纪50年代后期,沃特.迪斯尼先生创造性地将娱乐和科普教育融为一体,如迪斯尼明日世界(EPCOT)就是为了激励年轻人憧憬未来和创造未来。可见在当时,集娱乐和科普教育于一体的形式早已根植在迪斯尼的理念之中。美国有一个非常著名的"2061计划"科普项目,是美国科学促进会(AAAS)、密歇根州立大学和西     

p-■系统的亚稳态

当反质子■注入普通物质中将产生湮灭,p-■系统的寿命τ■10~(-9)s,这可由量子电动力学公式求得。最近在加拿大介子设备回旋加速器工作的Yamazaki和P.Kitching发现:当(?)射入液氦缸中,τ在3μS处有一峰,最长     

后机辐射影响健康

由移动电话厂商出资的一项研究发现，在入睡前使用手机的人，进入深度睡眠所花的时间要比一般人长，深度睡眠持续的时间也较短，从而影响了人体夜间的自我恢复功能。这一研究由瑞典享誉盛名的卡罗琳斯卡研究所和乌普萨拉大学，以及美国密歇根州的韦恩州立大学联合开展，被认为是同类研究中最全面的。     

人类成功测量迄今最短时间跨度

目前,德国科学家首次研究了一个发生时长比飞秒短得多的过程——他们测量出光子穿过氢分子所花费的平均时间为247仄秒(2.47×10-19秒),这是迄今科学家成功测量的最短时间.该项研究利用电子同步加速器上的激光源PETRA Ⅲ发出的X射线照射氢分子,而光子会在氢分子的电子云中产生电子波.这些电子波的波峰和波谷相遇时会相互抵消,形成所谓的干涉图像.利用COLTRIMS反应显微镜,研究者确定了干涉图像和氢原子的方位,并且使原子和分子内的超快反应过程清晰可见.     

细菌如何帮助鬣狗交流

有关哺乳动物和细菌之间互动方式的研究,引发了动物行为研究领域的变革。为了相互交流,鬣狗会把一些糊状分泌物涂抹在草地上,这类分泌物来自于鬣狗尾巴下面拳头大小的腺体。尝到这些遗留物的其他鬣狗可以从中嗅出大量的信息,包括它的性别、地位、交配意愿等等。一项新的研究表明,鬣狗本身并不产生这些气味,这些气味实际上是由鬣狗气味腺中的细菌产生的。随着气味腺中菌群的变化和发展,飘荡的体味成分也随之发生变化——该研究的第一作者、密歇根州立大学的生态学家凯文·泰斯如是说。＂这是一个非常重要的研究,     

科学上十个最美的实验

不论在加速器中分离亚原子 ,还是在进行基因组测序或是分析遥远星系的不等速运动 ,这些通常耗资上亿美元、引起世界关注的实验 ,其产生的难以估量的数据即使借助超级计算机也要历时数月才能完成处理。即使如此 ,科学最终还是能解释为科学家个人的思维掌控了自然界的某些神秘现象。当纽约州立大学石溪分校哲学系教授兼布鲁海文国家实验室的历史学家罗伯特Ｐ·克里斯最近请物理学家为整个时代最优美的科学实验提名——— 1 0名胜出者的实验基本上都是属于单枪匹马型的 ,至多包含一些助手。 2 0 0 2年 9月《物理世界》 (ＰｈｙｓｉｃｓＷｏｒｌ…     

兰州重离子加速器及热核和远离核实验研究

当代原子核物理的前沿是极端条件下原子核的研究.重离子核物理正沿着能量(激发能、核温度)、同位旋和自旋3个维度及非核自由度不断取得新的进展.与重离子物理的发展相适应,重离子加速器技术正在向更高能量、多种类放射性束和高品质(低能散和低发射度)束流3个方向发展.兰州重离子加速器(HIRFL)是加速低、中能重离子束流的回旋加速器系统(见图1).近年来在HIRFL上进行了炮弹碎裂(PF)型放射性束流线RIBLL和电子回旋共振(ECR)离子源的研制.这是HIRFL最重要的发展升级.利用HIRFL系统和其他实验装置,中国科学院近代物理研究所(IMP)在重离子物理关于热核和远离稳定线原子核前沿领域的实验研究中取得了重要进展.本文以PF型RIBLL和ECR离子源研制为重点,介绍HIRFL的最新发展;综述 HIR-FL上的中能重离子碰撞热核性质研究,包括轻粒子发射时标和发射源时空演化、三和四重碎片发射、复杂碎片发射机制、靶余核质量产额分布和相关衰变机制、热核限制性温度和不稳定核在平面和出平面发射等;本文还讨论近代物理研究所在HIRFL和高压倍加器强中子源及其他实验装置上远离稳定线新核素的合成,及远离核衰变性质和核结构研究的重要进