调相聚焦激光加速器的持续加速问题

本文指出了在调相聚焦激光加速器中,粒子是靠在加速相位区间内不断地滑相而获得持续加速的。它不属于行波加速。调相聚焦激光加速器的主要特点是利用远离加速结构器壁的聚焦激光电磁场来加速荷电粒子的,它的加速场强可以大大超过器壁材料的击穿场强,即加速能力很高。这种聚焦电磁场沿被加速粒子运动方向的     

电离毛细管等离子体在激光加速领域的应用

激光加速是近年提出的一种新型加速机制,它以等离子体为加速介质,受到等离子体性质的强烈影响.电离毛细管装置作为一种能稳定产生等离子体通道和调制等离子体参数的可靠工具,既可以承载激光等离子体尾波的高梯度加速场,又能提供放电电流驱动的高梯度横向聚焦磁场,在紧凑型激光加速器、辐射源及等离子体透镜的研究中发挥着重要作用.本文介绍了电离毛细管等离子体的原理及特性,归纳了它在激光加速领域的主要应用,包括作为加速段进一步提高激光等离子体加速粒子束的能量及质量、作为束流传输元件匹配加速粒子束的实际应用需求.在此基础上,对毛细管等离子体未来的发展趋势进行了展望,并简要介绍了北京大学电离毛细管等离子体平台的建设情况.     

内磁层中行星际激波激发的超低频波对“杀手”电子和能量离子的快速加速

辐射带中的能量电子与离子是首要的空间天气威胁. 理解这些粒子如何在辐射带中被 加速是空间物理学的主要挑战之一. 本文总结了行星际激波在内磁层激发的超低频(ULF)波 对“杀手”电子与能量离子的快速加速的最新进展. 甚低频(VLF)波-粒子相互作用被认为是电 子加速的主要机制之一, 这是因为电子回旋共振容易在VLF 波频率范围内发生. 最近, 运用4 颗Cluster 卫星的观测, 发现在行星际激波作用于地球磁层之后, 辐射带中的能量电子几乎立 即被加速, 并且加速过程持续数小时. 传统的加速机制是基于VLF 波粒相互作用加速电子至 相对论能量, 时间尺度长达数天, 因而无法解释我们的观测. 进一步发现行星际激波或太阳 风压强脉冲, 与更加小的动压变化, 对辐射带动力学起到无法忽视的作用. 行星际激波与地 球磁层相互作用会产生许多重要的空间物理学现象, 包括能量粒子加速. 由行星际激波作用 引起的辐射带能量电子的快速加速的机制包括3 个组成部分: (1) 由与激波相关的磁场剧烈压 缩引起的初始绝热加速; (2) 与不同L 壳层被激发的极向模ULF 波造成漂移-共振加速; (3) 与 ULF 波相关的快速衰减的电场引起的粒子加速. 粒子最终会获得净加速, 因为它们在上半个 周期获得的能量多于在下半个周期损失的能量. 本文得到的结果对理解在地球Van Allen 辐 射带中的能量粒子加速有了新的认识, 同样也可以被应用于行星际激波与其他行星的相互作 用, 例如水星、木星、土星、天王星和海王星, 以及其他有磁场存在的天体.     

太阳高能粒子的日冕逃逸时间与日冕加速源

太阳高能粒子事件爆发的初期, 太阳高能粒子的加速地点在日冕. 由于太阳高能粒子的观测主要在1 AU附近, 因此, 太阳高能粒子的日冕加速源只能依靠综合观测的资料来推测. 目前太阳高能粒子日冕加速源的研究主要通过研究太阳高能粒子的谱、太阳高能粒子的电荷态、太阳高能粒子的日冕逃逸时间, 并结合多波段的观测资料等方法来开展. 太阳高能粒子日冕逃逸时间的计算是研究太阳高能粒子日冕加速源的重要方法之一, 也是常用的方法之一. 结合大量的太阳高能粒子观测与研究事例, 该文详细介绍了太阳高能粒子日冕逃逸时间计算得到的一些重要研究结果, 同时也介绍了每一种方法的特点. 结合典型的相对论太阳高能粒子事件的研究事例, 讨论分析了利用太阳高能粒子日冕逃逸时间推测得到的几个相对论太阳高能粒子事件日冕加速源和可能的实际加速源, 指出了利用太阳高能粒子的日冕逃逸时间推测太阳高能粒子日冕加速源时可能存在的问题.     

本征值问题的有限元方法的加速

算子本征值问题的有限元离散必然导致大型矩阵的广义特征值问题。这种问题很难计算。因此,研究这方面的加速算法很有理论与实际意义。目前,在矩阵特征值计算方面已有了较多的研究。而本文是从算子本征值问题的离散过程来研究的。在冯康教授的启示下,把文献[1]中关于非线性方程加速收敛的思想推广到算子本征值问题,提出了关于算子本征值问题的一种加速计算方法。     

發現第102号元素

一个由瑞典、英国、美国的科学家組成的研究小組發現了第102号元素。他們的实驗是在斯德哥尔摩的諾貝尔研究所里进行的,在实驗过程中他們利用了这个研究所的225厘米迴旋加速器把碳离子加速,并用这样加速了的碳离子轟击鋦244。碳离子有碳12、     

强相对论电子束集团离子加速

自1919年英国物理学家卢瑟福第一次实现人工核反应以来,人们一直都在探索把带电粒子加速到高能的方法.为了用高能粒子去揭开物质内部结构的奥秘,六十多年来,先后出现了各种不同类型的加速带     

滑坡变形阶段的划分及短期预报研究

滑坡是一种重要的地质灾害,一旦发生,就会带来严重的后果,本文研究了滑坡变形阶段的划分问题,并在此基础上提出了每个阶段应该进行的相应工作及目的。当滑坡进入加速变形阶段后期,出于防灾减灾的需要,此时准确预报滑坡发生时间显得尤为重要,结合实际工程本文研究了滑坡进入加速变形阶段的短期预报问题,并取得了较好的效果。     

激光加速原理

为了“深究,基本粒子的深层内部结构,人们建造了越来越大的加速器.但是目前的电子或质子加速器由于受造价、特别是材料的限制,进一步提高的程度已有限,所以不得不把注意力转向探索能加速粒子的断型加速器.我国科学工作者彭桓武、庄杰佳在激光加速原理方面提出了一种新方案,受到了科学界的很大关注.本刊特请庄杰佳同志撰写《激光加速原理》一文向读者作一介绍.     

激波中费密加速的时间演化效应(Ⅱ)

在行星际空间中,不少激波是爆发过程的产物。因此,伴随激波而发生的加速过程,必然会有一个时间演化效应。这个效应的反映之一是被加速粒子的能谱是随着时间变化的。已经有越来越多的观测事例说明这一点。例如,从太阳Ⅳ型射电爆的频谱,周爱华等分析发现耀斑后加速电子的能谱指数是随时间而变化的;在太阳的X射线爆中亦可以看到类似的现象。另一方面,已有不少文章分析表明,激波中的费密加速机制是激波中高能量粒子加速     

等离子驱动微小碎片加速器机理及运行参数

毫米以下尺寸微小碎片在近地空间存在数量大, 对航天器暴露材料的长期累积侵蚀作用成为影响航天器寿命和可靠性的重要因素, 在航天器的空间环境适应性设计中必须予以考虑. 为了模拟研究空间微小碎片对航天器材料的撞击效应, 研制了等离子体驱动的微小碎片加速器. 本文对加速器的核心过程—— 等离子体的加速、压缩进而形成超高速等离子体射流的物理过程建立了物理模型, 并进行了计算以及与实验结果的对比分析, 揭示了加速过程的物理机制, 为加速器的优化设计提供了依据. 同时, 通过一系列实验研究, 确定了加速器运行的最佳工作参数, 并初步获得了加速器的加速能力范围.     

科学家观测土星激波结构

<正>美国"卡西尼号"探测器在土星附近观测到一次强烈的太阳风,在此过程中粒子被加速到极高的能级。科学家们认为,"卡西尼号"探测器为他们提供了一次在太阳系内部研究超新星激波加速机制的机会。科学家们对一种"准平行"激波尤其感兴趣,在这种情况下,磁场和激波的正向方向几乎平行。虽然激波结构在宇宙中司空见惯,但我们现在还没有能力飞往遥远的恒星际空     

激光加速质子束肿瘤治疗研究现状与展望

质子放射治疗是现代癌症治疗的重要手段之一,由于其精确的靶区剂量递送和良好疗效而得到了广泛的关注.基于高功率激光器的激光质子加速技术有望通过小型化和低复杂度等优势为质子治疗提供具有竞争力的加速方案.同时,激光质子束还具有宽能谱、超高瞬态流强和超短脉冲等特点,为探究超高剂量率放疗导致的生物学效应及可能的优势提供了有利的研究条件.在过去的数年里,我们借助北京大学紧凑型激光等离子体加速器以及在建的北京激光加速创新中心实验平台,陆续开展了涵盖激光质子加速、束流传输控制、辐射生物学和免疫学等方面的理论与实验研究,以探讨激光质子放疗的可行性与优势.本文从这些方面对国内外前沿研究进行了总结,并着重探讨了剂量递送与生物学效应方面的研究进展和面临的问题,最后对激光质子放疗的未来发展前景进行了讨论和展望.     

滑坡变形阶段的划分及短期预报研究

滑坡是一种重要的地质灾害,一旦发生,就会带来严重的后果,本文研究了滑坡变形阶段的划分问题,并在此基础上提出了每个阶段应该进行的相应工作及目的.当滑坡进入加速变形阶段后期,出于防灾减灾的需要,此时准确预报滑坡发生时间显得尤为重要,结合实际工程本文研究了滑坡进入加速变形阶段的短期预报问题,并取得了较好的效果.     

Ia型超新星测距揭示宇宙的命运——2011年诺贝尔物理学奖简介

2011年度诺贝尔物理学奖授予了在天体物理研究领域取得杰出成就的美国科学家索尔·波尔马特、拥有美国和澳大利亚双重国籍的科学家布赖恩·施密特以及美国科学家亚当·里斯。他们通过Ia型超新星测距发现宇宙的膨胀是加速的,从而揭示了暗能量的存在。笔者将对人类认识宇宙的过程、Ia型超新星与宇宙加速膨胀、暗能量以及Ia型超新星研究中存在的问题做全面的介绍,并介绍中国学者在该领域的研究进展。文章的最后做了展望。     

追寻神秘暗能量的人——天体物理学家索尔&#183;帕尔马特访谈录

最近几年,重大的科学发现之一当属宇宙加速膨胀。在神秘的暗能量的作用下,宇宙会变得越来越稀疏,最终在冰冷中死寂。当时有两个科学家小组独立的通过天文学观测做出了这一惊人的发现,其中之一就是美国加州大学伯克利分校的天体物理学家索尔&#183;帕尔马特（Saul Perlmutter,下图）领导的团队。不久前,珀尔马特接受了《科学美国人》杂志的采访。就发现宇宙加速膨胀过程中的“一锤定音”等读者关心的问题一一作了解答。     

改善地球变暖我们也能出力

千万不要以为有关地球的事情只和科学家相关,这种观点会让生存了46亿年的地球遭受很多厄运,其中包括现在人们都在关注的地球加速变暖。为什么呢?很多人会问,我什么都没干啊。是啊,思想指挥着行动,你的这种思想完全可能让你以后的行为直接加速地球变暖的速度。     

微型机械的世界

交通 :终极的推动当一个过度疲劳的驾驶员在方向盘上打瞌睡时 ,汽车将会摇摇晃晃地撞向路边的大树 ,这时 ,除非有微型机械的帮助 ,否则他的脸将在几微秒之内强烈地“亲吻”方向盘。一种被称为气囊加速计的装置可以通过测量一个小质量物体 (1 0微克 )的运动来检测汽车是否遭到突然的碰撞。当检测到突然碰撞后 ,它就会触发气囊 ,从而保护驾驶员的生命。这种气囊加速计早在 1 0年前就已经投入使用了。气囊加速计是现有几种成功的微型机械之一。目前 ,大约有 60 0 0万套这种装置被安装在汽车上 ,可以说是真正的热销产品。而且 ,也正是由于它们在…     

北京大学射频四极场加速器研究及创新实践

北京大学射频四极场(radio frequency quadruple,RFQ)加速器课题组在陈佳洱院士带领下,先后于1994、1999年提出并研制出我国第一台重离子整体分离环300 keV N⁺和1 Me V O⁺RFQ加速器;为提高离子的加速效率,提出分离作用RFQ加速器结构,研制出结构样机并完成束流验证;提出用RFQ加速器同时加速同荷质比正负离子的新思想,并在两台已建成的RFQ加速器上完成束流验证,通过模拟再现了正负离子自动聚束和加速的过程,用同轴快靶成功观测到正负氧离子的微观束流波形;发展了RFQ均温束流传输的束流动力学设计思想,研制出国内首台基于RFQ的中子成像装置,该四杆型D⁺RFQ加速器是国际上迄今为止运行频率最高的四杆型D⁺RFQ加速器;与中国科学院高能物理研究所、中国原子能科学研究院合作,研制了352 MHz质子RFQ工艺模型腔,有效地助推了中国首台质子加速器驱动次临界系统(accelerator driven sub-critical system,ADS)RFQ加速器的研制.北...     

生物电催化——用酶加速电化学反应

用酶催化加速电化学反应是当前的前沿研究领域,也是人们正在探索和追求的目标之一。《生物电催化——用酶加速电化学反应》一文对这一问題作了比较全面的论述,颇有裨益,读者不妨细细阅读。