網(wǎng)站地圖聯(lián)系我們English中國科學(xué)院
您現(xiàn)在的位置:首頁 > 科學(xué)傳播 > 著名實(shí)驗(yàn)室
斯坦福直線加速器中心
2003-04-30 |文章來源: | 瀏覽次數(shù):  |

  斯坦福直線加速器中心成立于1962年,現(xiàn)有職工1300人,其中正在從事實(shí)驗(yàn)的科學(xué)家有300人,主要從事高能粒子物理、宇宙線和天體物理、同步輻射及其應(yīng)用研究、加速器新技術(shù)的研究等。 

  40年來,斯坦福直線加速器中心一直從事自然界基本規(guī)律的探索,取得了許多重大發(fā)現(xiàn),揭示了許多自然界的秘密。 

 
斯坦福直線加速器中心鳥瞰圖 

  

  1962年斯坦福直線加速器中心成立后,開始建造2英里長的直線加速器和實(shí)驗(yàn)區(qū)。1966年該加速器投入運(yùn)行,物理實(shí)驗(yàn)開始。該中心的科學(xué)家們用加速器產(chǎn)生的電子來探索質(zhì)子和中子的結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子中稱為“夸克”的新的更小的粒子。為此,物理學(xué)家Jerome Friedman, Henry Kendall和 Richard Taylor榮獲1990年諾貝爾物理獎(jiǎng)。 

  在該段時(shí)間內(nèi),斯坦福直線加速器中心最關(guān)鍵的人物是潘諾夫斯基教授,他從1961年至1984年一直擔(dān)任所長,后來應(yīng)邀擔(dān)任中國科學(xué)院的高級顧問。 

  1972年建造了斯坦福正負(fù)電子非對稱環(huán)(SPEAR),從而開始了一個(gè)粒子對撞的時(shí)代。物質(zhì)與反物質(zhì)實(shí)驗(yàn)開始。斯坦福正負(fù)電子加速環(huán)建于1970年,所需經(jīng)費(fèi)未獲單獨(dú)撥款,由斯坦福直線加速器中心的運(yùn)行費(fèi)中支付。按原1963年的設(shè)計(jì),它為一臺單環(huán)加速器,稱為斯坦福直線加速器中心正負(fù)電子對撞束儲存環(huán)。1969年,該設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn),提出建造雙環(huán)非對稱加速器,即“斯坦福正負(fù)電子非對稱環(huán)”(SPEAR)。當(dāng)費(fèi)用未能落實(shí)后,又回到單環(huán)方案,但首字母縮略詞SPEAR仍保存下來。修改過的單環(huán)方案一度被稱為“SPEAR 1/2”,但名稱未予保留。)

 
斯坦福正負(fù)電子非對稱環(huán)(SPEAR)
 
  在該加速器上科學(xué)家們開展了許多高能物理實(shí)驗(yàn),其中兩項(xiàng)尤為突出。1974年,Burton Richter領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)小組在SPEAR上利用復(fù)雜的探測器開展物質(zhì)與反物質(zhì)的對撞研究。當(dāng)這兩種類型的粒子對撞時(shí),它們在小的爆炸中消失。在這一過程中,Burton Richter領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)小組發(fā)現(xiàn)了一種以前未知的基本粒子,稱為“ψ”的粒子,它由夸克和反夸克組成。此粒子發(fā)現(xiàn)前,僅知有三種類型的夸克,這一新夸克(稱為粲夸克)的發(fā)現(xiàn),令人信服地證明對物質(zhì)夸克亞結(jié)構(gòu)的基本想法是對的?!?nbsp;

  與此同時(shí),丁肇中領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)小組也在布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室也發(fā)現(xiàn)這一粒子,稱為“J”粒子。為此,Burton Richter和丁肇中被授予1976年諾貝爾物理獎(jiǎng)。

  2英里長的直線加速器速調(diào)管大廳 

  1975年Martin Perl利用同一加速器做物理實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)正負(fù)電子對撞后產(chǎn)生的稱為τ的新粒子,該粒子屬于第三代輕子。第一代輕子是1897年發(fā)現(xiàn)的電子,第二代輕子是1937年發(fā)現(xiàn)的μ。為此他榮獲1995年諾貝爾物理獎(jiǎng)。 

  二十世紀(jì)八十年代,斯坦福直線加速器中心又建造了兩臺加速器,即正負(fù)電子工程(PEP)和斯坦福直線對撞機(jī)(SLC)。PEP系SPEAR加速器的邏輯延伸。SPEAR的環(huán)直徑僅80碼,所達(dá)到的能量受到局限,因此對撞中產(chǎn)生的粒子數(shù)目有限。

 

正負(fù)電子對撞機(jī)(PEP)

  直線對撞機(jī)SLC 隧道 

   PEP的環(huán)相當(dāng)于SPEAR的10倍,直線加速器的能量改進(jìn)后,1980年正負(fù)電子對撞的數(shù)量是SPEAR的幾倍。許多科學(xué)家利用此設(shè)備對以前實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的粒子特征和行為進(jìn)行了長達(dá)10年的詳細(xì)研究。1983年該加速器中心開始動(dòng)工建造2英里長的斯坦福直線對撞機(jī),1989年投入運(yùn)行,其對撞能量比PEP更高。十年來,斯坦福直線加速器中心大型探測器(SLD)在該加速器上所做的實(shí)驗(yàn),對了解宇宙法則做出了許多重要貢獻(xiàn)。

 

斯坦福同步輻射實(shí)驗(yàn)室
 
斯坦福同步輻射實(shí)驗(yàn)室7-2光束線 

  現(xiàn)在SPEAR已變成了同步輻射光源。1973年斯坦福同步輻射實(shí)驗(yàn)室開始利用它開展X射線成像研究。來自SPEAR的強(qiáng)流X射線,被用來開展多項(xiàng)科學(xué)應(yīng)用方面的成像實(shí)驗(yàn)。以前,斯坦福直線加速器中心以SPEAR的粒子物理實(shí)驗(yàn)為主,同步輻射實(shí)驗(yàn)為輔。1973年以后,后者已成為斯坦福直線加速器中心工作的一個(gè)重要部分,每年吸引1600名研究人員。 

  1991年12月12日斯坦福直線加速器中心啟動(dòng)國際網(wǎng),至此北美第一個(gè)網(wǎng)站建立,并在斯坦福直線加速器中心運(yùn)行。SLAC的網(wǎng)站向物理學(xué)家們展示出網(wǎng)的潛力,粒子物理界人士可以更容易地進(jìn)入非常繁忙的科學(xué)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫,網(wǎng)絡(luò)從此傳遍整個(gè)世界。

PEP-II儲存環(huán)
 
PEP-II上的大型探測器BaBar 

  斯坦福直線加速器中心1994年起對PEP的儲存環(huán)加以改進(jìn),改進(jìn)后PEP-II成為B工廠,使更多的正負(fù)電子發(fā)生對撞,產(chǎn)生B和`B粒子。該工程總造價(jià)17.7億美元,包括建造大型探測器BaBar的費(fèi)用在內(nèi)。1998年投入運(yùn)行,2001年BaBar實(shí)驗(yàn)宣布觀測到宇稱破缺,這是一種可能決定宇宙中物質(zhì)多于反物質(zhì)的現(xiàn)象。

計(jì)劃2006年發(fā)射一臺X射線大面積空間望遠(yuǎn)鏡 

  該中心計(jì)劃2006年發(fā)射一臺X射線大面積空間望遠(yuǎn)鏡,該衛(wèi)星由包括SLAC在內(nèi)的國際合作組建造,利用其在研究粒子物理中使用的相同技術(shù)來探索宇宙的奧秘。 

  

  (侯儒成編譯)


中國科學(xué)院高能物理研究所    備案序號:京ICP備05002790號
地址:北京市918信箱    郵編:100049    電話:86-10-88235008    Email: ihep@ihep.ac.cn