我院物理系刘连寿副教授应邀访美

我院物理系理论粒子物理研究室主任刘连寿副教授,应美国斯坦福直线加速器中心(SLAC)和国立费米实验室(Fermilab)的邀请,于今年7月22日至8月15日对这两个单位进行了短期访问。在SLAC 访问期间,参加了第9届粒子物理暑期讨论会。这次讨论会的主题是强相互作用,出席这次会议的有美国各高等学校和研究中心,以及西欧,     

L3实验的亮度测量和小角度探测器

本文计算了在正负电子对撞实验中当质心系能量提高到中性中间玻色子Z°质量区域后的Bhabha散射截面,讨论了此时的亮度测量问题和小角度探测器的特殊意义。     

斯坦福直线对撞机彩色插图说明

图1 斯坦福直线对撞机:在2英里长的直线加速器中加速电子(红色)和正电子(蓝色),它们在总能量约为1000亿电子伏时对撞,电子枪阴极接连发出两个电子团(1)。电子团加速到10亿电子伏,且在衰减环中被压缩(2)。经压缩后的电子团注入直线加速器,并在那里伴随一个经压缩的正电子团(3)。领头的电子团和正电子团被加速到末端,经偏转后进入两个大弧环内(4)——电子向左偏,正电子向右偏。磁场控制束流并将束径聚到几个微米(5)。束流在马克-2探测器内对撞(6)。同时,尾部的电子团从直线加速器中偏出,打靶产生正电子簇射(7)。正电子团返回到直线加速器始端(8)。经压缩后再注入直线加速器作为下一个运行周期所需的正电子团(9)。右下图表示:SLC见到的第一个Z°粒子直接衰变成一个夸克和一个反夸克,即产生两个强子喷注。图2 由Z°媒质参与的六个弱相互作用的费曼图。用一根轴表示距离,另一根轴表示时间。理论预言:若左列图     

关于097事例的几点推测

(一)近几年来高能物理认为的“大沙漠”——即能量E>100Gev不会有任何新现象出现,看来这一观点是不正确的。最近高能物理实验发现在150—200Gev能域中可能存在W~±、Z°和夸克的激发态。在E>59Tev出现mini-Centauro和Geminion(“重子”对衰变)事例,在E>203Tev出现Centauros事例等,这都表明它们具有结构,而非一片“大沙漠”。 (二)最近实验意外地发现中间玻色子Z°的反常衰变分支比很大,占1/4→1/3,比规范场预言大数十倍,而且还有相当一部份衰变为:     

CsI(Tl)闪烁探测器脉冲形状鉴别最优积分条件的探究方法

介绍了脉冲波形分析中用电荷积分法鉴别带电粒子的方法,给出了CsI(Tl)脉冲波形粒子鉴别能力的评估方法。用VME(versa module eurocard)数据获取系统的电荷积分插件QDC和基于PXI(PCI extensions for Instrumentation)的XIA获取系统获取CsI(Tl)闪烁探测器的脉冲信号波形各有优缺点。相较于过去在实验中利用QDC电子学插件对闪烁体的脉冲波形做快、慢成分的在线积分处理,该研究在XIA获取系统采集的CsI(Tl)闪烁体真实脉冲波形基础上,利用ROOT数据分析软件,在离线数据处理过程中利用程序调整积分门的延迟和宽度,研究了积分门的延迟和宽度的变化对探测器粒子鉴别能力的影响。定义了一种简单、明了的判断方法,通过比较2种不同粒子在二维鉴别谱中的分布距离来判断在不同积分门延迟和宽度下粒子的鉴别能力并研究其变化规律,探究该方法的可行性,为以后采用电荷积分插件实验提供参考。     

新催化剂可在低压下将二氧化碳转为甲醇

<正>美国斯坦福大学、斯坦福直线加速器中心国家加速器实验室(SLAC)和丹麦技术大学组成的一个国际研究小组通过计算机筛选出可在低压下将二氧化碳转化为甲醇的新型催化剂镍—镓(Ni5Ga3)。甲醇是塑料产品、粘合剂和溶剂的主要成分及有前景的运输燃料。该研究结果发表在近日《自然·化学》在线版上。该研究主要作者、SLAC的科学家费利克斯·斯图特说:"甲醇是在高压下用氢气、二氧化碳和天然气中的一氧化碳生成的。我们正在从清洁资源中寻找低压条件下产生甲醇的方法,最终开发出利用清洁的氢生成甲醇的无污染制造过程。"     

BaBar实验寻找暗光子和长寿命粒子（英文）

我们用SLAC国家实验室PEP-II上的Ba Bar探测器记录的全部大量干净的e+e-对撞事例,寻找一些暗物质理论模型提出的一种具有质量、衰变到e+e-或μ+μ-对的类光子粒子,并寻找很多新物理模型中预言的衰变到带相反电荷的费米子对的长寿命粒子.我们没有观测到信号,因此我们在90%的置信度下给出了几种产生率和一些新物理模型参数的上限.     

光子牵引探测器

在室温下P型锗单晶中的光子牵引效应为研究高气压CO_2脉冲激光器提供了一个简便的探测方法;对TEA CO_2激光器的输出(峰功率为90kW/cm~2,脉冲上升时间为100ns)进行了探测,拍摄了激光波形;并与碲镉汞探测器(77K)作了比较。探测器的响应率为8.8×10~(-8)V/W。     

用光学克尔效应作红外激光脉冲的变换与测量

激光技术的发展已将激光脉冲的宽度压缩到微微秒量级。如此短的激光脉冲将使许多物理、化学等快速过程的研究成为可能,然而对测量技术也带来了较大的困难。对于红外激光脉冲的检测,常用光子牵引探测器、热电探测器及碲镉汞探测器等,其响应时间一般大于1ns。有的则检测灵敏度低或需低温条件等,这就使这类检测技术受到限制。但是在可见光或近红外波段却有一些光电检测技术,尤其是适宜于测量短脉冲的高速照相、双光子荧光技术及快速条纹照相术等,在灵敏度或时间分辨率等方面都大有提高,可是这类检测系统却不能直接用于红外激光脉冲的测量。 1964年,Mayer等首先提出了用强功率偏振光脉冲取代传统克尔开关中的电脉冲而产生双折射效应。Duguay等在这个原理上建立了测量脉冲激光的行波光学克尔开关。其设想是用一强的偏振光脉冲(“开关光束”)在克尔介质内感生一个短暂的双折射,从而对另一偏振方向与之成45°的“探针光束”产生调制作用,也就是使其偏振面产生旋转而得以通过原置于正交位置的检偏器,最后所获得的透射光讯号就反映了原“开关光束”的变化情况。在[3][4]中将上述思想用于10.6μ红光激光脉冲的调制变换,然而由光     

BaF2闪烁体探测器数字化信号中Ra本底的扣除研究

基于数据采集卡采用全脉冲获取方法对BaF2闪烁体探测器探测α粒子及γ射线的核脉冲波形进行了研究,通过计算全波形的面积提取了核脉冲信号的能量信息,构建了能谱.应用脉冲形状甄别方法对α粒子和γ射线进行了鉴别研究,根据脉冲信号的快/慢成分比的差别清楚地将α粒子从γ射线中鉴别开来.剔除了BaF2闪烁体探测器中固有226Ra及其子体222Rn、218Po、214Po本底的干扰.     

1979年5—6月南海及其邻近地区的垂直环流

本文分析1979年5—6月南海及其邻近地区的垂直环流,得到主要结果是:(1)沿110°E和120°E 5月平均经圈环流位置对称但强度不一致,沿110°E 的垂直环流比沿120°E 的强。反环流圈在15°N 至20°N,10—15°N 有Hadley 环流。沿110°E 较强的反环流圈与其相联系的上升气流,表明南海季风环流在5月已建立.(2)6月沿110°E 与120°E 的平均经圈环流在7—25°N 之间是对称的,反环流圈继5月向北移,位于20—25°E,其南侧的Hadley 环流也北移5个纬度。强度均比5月为弱。(3)5月的平均东西垂直环流,沿15°N 南海地区是下沉气流。沿20°N 和25°N 气流在110°E 的东侧上升,向西下沉。(4)与此相反,6月气流在115°E 以西上升,在115°E 以东下沉,形成东西垂直环流圈。这个东西垂直环流圈,促使南海西南季风加强。同时副热带反气旋东撤,西南季风不断向北推进。     

新粒子

一九七四年十一月,有两个高能物理实验组宣布发现了一个质量约为3.1Gev,寿命约为10~(-20)秒的粒子。我们知道,以前已发现的质量为2—3Gev 的粒子,寿命一般为10~(-23)—10~(-24)秒。可是,这个粒子,质量虽然大到3.1Gev,寿命却仍相当长。因此,这个发现成了高能物理中的一件重要的事。其实,事情可以追溯到一九七○年。当时,在BNL 的一个实验组,在研究[P+Be→(μ~+μ~-)+任何粒子]时,发现(μ~+μ~-)对的不变质量分布在3—4Gev 区域有一个“肩”。但由于实验分辨率差,没有能够看出它是一个共振。以后,到一九七四年春天,丁肇中组开始在BNL 探测反应[P+Be→(e~+e~-)+任何粒子],由于此反应截面小,所以实验相当难。他们化了很多力量使仪器的能量分辨率比七○年的实验好得多,结果到七四年八月,已经清楚地看到,(e~+e~-)对的不变质量分布在3.1Gev 处有一个峰,宽度与仪器的分辨率一致,而且没有连续分布的背景。以后几个月,他们又进一步做各种试验,到十月底,已完全肯定了八月的结果,他们在十一月宣布了这个结果,并把这个粒子称之为J。     

粒子探测器读出电路中模数转化器建模及参数设计

在基于数字信号处理的粒子探测器读出电路设计中,模数转化器(analog to digital converter,ADC)是一个关键的模块。ADC的采样率和精度是限制探测系统达到最佳噪声性能的主要参数。基于Matlab的Simulink环境建立了粒子探测器读出电路中ADC的仿真模型,并通过Matlab仿真验证了模数转化器的采样速度、精度对系统噪声的影响,给出了在基于数字信号处理的粒子探测器读出电路设计中,模数转换器的参数设计方案。     

NaI(Tl)闪烁探测器单能γ谱的Compton坪台

利用Compton散射截面Klein Nishina公式和Monte\|Carlo粒子输运(MCNP)程序研究NaI(Tl)闪烁探测器单能γ能谱的Compton坪台. 通过考虑光子在探头闪烁晶体中的次级效应及探测器的能谱展宽等因素, MCNP程序模拟所得NaI(Tl)探测器单能γ能谱的Compton坪台与实验能谱符合较好, 并解释了理论曲线与实验曲线存在差异的原因.     

超弦理论与物质的统一性和可分性

超弦理论是粒子物理学在现阶段最有希望的一个发展方向,它向我们揭示出物质世界统一性及四种相互作用统一性的最新模式,指出了10~(-33) cm 是目前粒子可分的里程碑,同时指出超越这个限度去分割粒子的可能性及历史发展的必然性,宣告物质无限可分论是正确的、辩证的,不可分是锗误的、形而上学的.     

大分子的波粒二象性实验

量子物理中最神秘的现象之一就是波粒二象性,每个量子物体都同时具有波和粒子的特性。双缝实验是展示这个现象的最经典手段。粒子（光子、电子等）流通过两条狭缝射向探测器,每一个单独的粒子都可以被探测器独立检测到,而大量粒子则能像波一样产生干涉条纹。     

无线传感网络中分布式粒子滤波的目标追踪算法

在给出无线传感网络的传感器配置模型的基础上,提出了一种分布式粒子滤波DPF(d istributedparticle filter)算法,并实现了对网络中的一个运动目标的追踪。利用传感器模型,可将网络划分为一系列不相联系的传感器组,并在每个传感器组上运行一个局部粒子滤波,通过中心节点将估计状态传递给下一个传感器组的中心节点,依次实施对目标定位、跟踪。为减少网络间的通讯负荷和节约传感器节点能量,使用了高斯混合器模型(GMM),对局部粒子滤波的粒子和相应的权值进行近似;并提出了根据估计误差自适应激活传感器的优化算法。仿真结果表明,基于GMM近似的DPF在保持较高的估计精度的同时,能够大幅度减少网络间的通讯负荷。     

CERN确定下一个搜寻目标:暗物质

<正>7月8日初,欧洲核子研究中心(CERN)表示,他们的大型强子对撞机(LHC)已经发现了疑似希格斯玻色子的粒子,下一步将着手搜寻暗物质,为了完成这一目标,他们将耗资12亿欧元对LHC进行升级。物理学家们普遍认为,暗物质是宇宙的"黏合剂",然而,尽管宇宙间大约84%的物质都由暗物质组成,而且暗物质也遍布于我们周围,但因为其不发光也不反射光,所以迄今还没有被"看到"。LHC两个探测器的主管分别宣布,他们找到了一种新的亚原子粒子,这种粒子     

具有脉冲元件的反馈系统中某种振动的问题

不连续自动调节系统中的第二类脉冲系统,实质上是一非线性系统。迄今为止,大多数文献在处理这个系统时,都把脉冲元件当作第一类脉冲元件,因此系统化成一线性系统。在非线性系统中,重要问题之一是振动问题,其中包括振动的稳定性问题。本文尝试说明在第二类系统中可能发生的、周期为脉冲周期两倍的振动及其稳定性(小范围的)。结果表明:可能的振动及稳定性判断,归结为解两个超越代数方程式[方程式(7)及(19)]。最後研究了一个特例,把该系统的参数平面分了区。 1.所研究系统(图l)中的脉冲元件为.3.　　教授分类中的第二类元件,即脉冲调宽元件,脉…     

相对永久密封真空康普顿探测器伽马灵敏度研究

针对强流脉冲γ射线探测,研制了厚入射窗结构真空康普顿探测器,并在60Co辐照装置上,准直孔径为40 mm的条件下,对2套样品探测器灵敏度进行了测量,得到了1.25 MeV的γ射线灵敏度,实验值分别为4.65×10-22 C/MeV和4.59×10-22 C/MeV.该实验值与蒙特卡罗程序MCNP的计算值(4.70×10-22 C/MeV)相比,误差范围一致,在0.5～3.0 MeV能量区间,探测灵敏度的能量响应变化小于20%.实验证明:该探测器比薄窗结构真空康普顿探测器的灵敏度提高了60%,克服了薄窗探测器封装加工和静态真空保持的困难;保存使用期可达2年以上,达到了相对永久密封的目的,可应用于粒子注量率为1020 cm-2·s-1以上的强流脉冲γ射线测量.