美國最大的高能物理研究實驗室 / 大型實驗設(shè)施
高能物理前沿和相關(guān)科學研究 / 帶動新技術(shù)發(fā)展 / 豐碩成果 / 獲獎

一、美國最大的高能物理研究實驗室

美國費米國家加速器實驗室原名為國家加速器實驗室（National Accelerator Laboratory），根據(jù)美國總統(tǒng)林頓·約翰遜1967年11月21日簽署的法案建立，由當時的美國原子能委員會AEC負責管理。創(chuàng)建該所的R·威爾遜（Robert R.Wilson）所長為該所建立的嚴格原則是：杰出的科學、藝術(shù)的瑰麗、土地的守護神、經(jīng)費上精打細算和機會均等。

美國原子能委員會AEC從200多個建議中，選擇美國中部伊利諾伊州芝加哥市以西30英里處韋斯頓（Weston）的巴達維亞（Batavia）作為費米實驗室的建設(shè)地點。費米實驗室所占6800英畝的場地原為農(nóng)田，原有的一些谷倉至今仍在使用，有的用作倉庫，有的用于社交活動。

1974年，美國國會撤銷原子能委員會AEC，成立了核管理委員會NRC與能源研究與開發(fā)局ERDA。1977年，美國國會組建了能源部DOE，ERDA并入DOE。費米實驗室歸屬DOE，由美國大學研究協(xié)會URA（Universities Research Association）負責運作。

1974年5月11日，該實驗室被命名為費米國家加速器實驗室（Fermi National Accelerator Laboratory，F(xiàn)NAL），簡稱費米實驗室（Fermilab）。E·費米（Enrico Fermi，1901-1954）是原子時代卓越的物理學家，1938年獲諾貝爾物理學獎，以表彰他發(fā)現(xiàn)新的放射性物質(zhì)和發(fā)現(xiàn)慢中子的選擇能力。

費米實驗室鳥瞰

費米實驗室

費米實驗室是美國最大的高能物理研究實驗室，在世界上僅次于歐洲核子研究中心CERN。

費米實驗室的目標是探索自然界最微小的部分——存在于原子中的世界，了解宇宙是如何形成和運轉(zhuǎn)的，提高人類對物質(zhì)和能量的基本屬性的理解。

為開展高能物理的前沿和相關(guān)學科的研究，費米實驗室建造和運行高能物理學家需要進行前沿研究的設(shè)施，并為未來的實驗開發(fā)新的加速器技術(shù)。費米實驗室擁有2100多名雇員，年度預(yù)算為3.07億美元。

來自美國和世界各地的高校和實驗室約2500個科研用戶在費米實驗室開展它們的研究。幾十年來費米實驗室獲得了多項研究成果，并帶動了相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。

費米實驗室位置示意圖（圖片來自Google）

費米實驗室的威爾遜樓和湖泊

二、大型實驗設(shè)施

高能物理研究的主要工具是加速器，特別是對撞機，讓反向旋轉(zhuǎn)的粒子束流在對撞機中對撞。在美國，最高能量的對撞機就是費米實驗室的萬億電子伏特加速器Tevatron，在歐洲核子中心CERN的大型強子對撞機LHC建成之前，Tevatron是世界上最大的加速器。由于實驗的性質(zhì)，高能物理學家們要進行研究，必須與像費米實驗室這樣大的實驗室進行合作。

1、萬億電子伏特加速器Tevatron

Tevatron是世界上最強大的質(zhì)子反質(zhì)子對撞機，它將質(zhì)子和反質(zhì)子束流沿著4英里的周長加速到光束的99.99999954％。這兩個束流在位于束流管道兩個不同位置的2個5000噸的探測器（CDF、D0）中心對撞，以研究宇宙早期的情形，探查物質(zhì)在最小尺度的結(jié)構(gòu)；束流還引入到固定靶產(chǎn)生中微子束流用來開展研究。

萬億電子伏特加速器Tevatron示意圖　 Tevatron隧道

Tevatron位于地面25英尺以下。在該加速器內(nèi)，粒子束流穿過一個大部分由超導磁鐵環(huán)繞的真空管道。各類磁鐵的組合使束流按大的圓形彎轉(zhuǎn)。Tevatron共有1000多塊超導磁鐵。超導磁鐵比常規(guī)磁鐵產(chǎn)生更強的磁場，工作在華氏－450度，磁鐵內(nèi)的電纜沒有電阻，傳導大量的電流。特大的磁力可將粒子加速到更高的能量。

Tevatron主控制室

（1）加速器鏈

Tevatron由多級加速器組成：750keV的預(yù)注入器、200MeV的直線加速器、8GeV的增強器和500GeV的主加速器。

Tevatron的加速器鏈

預(yù)注入器：預(yù)注入器也叫高壓倍加器，是用來產(chǎn)生質(zhì)子束流的低能強流加速器。質(zhì)子從這里開始加速，把從離子源中引出的負氫離子加速到750keV。

預(yù)注入器

直線加速器：直線加速器是產(chǎn)生帶負電的氫離子是產(chǎn)生質(zhì)子和反質(zhì)子束流的第一步。費米實驗室的第一個直線加速器建于1971年，最初加速粒子高達200 MeV。1993年進行了升級，由9個加速節(jié)組成，長約500英尺，可將預(yù)注入器中產(chǎn)生的帶負電的離子加速到400 MeV，或大約光束的70％。束流從直線加速器出來，經(jīng)中能輸運段進入增強器。

增強器：位于地下約20英尺的增強器是一個環(huán)型加速器，進入增強器的離子要穿過碳箔，碳箔從氫離子中去掉電子，產(chǎn)生帶正電子的質(zhì)子。增強器利用磁鐵使質(zhì)子束流在圓形軌道中彎轉(zhuǎn)，圍繞增強器運行20000次。每一圈中它們都在高頻腔中經(jīng)歷一個來自電場的加速力，這使得到加速周期結(jié)束時將質(zhì)子的能量加速到8GeV，然后引出束流向主加速器注入。

增強器

主注入器：主注入器1999年竣工，有以下功能：（1）將質(zhì)子從8 GeV加速到150 GeV；（2）產(chǎn)生120 GeV質(zhì)子，用于反質(zhì)子的產(chǎn)生；（3）從反質(zhì)子源接收反質(zhì)子并把它們的能量提高到150 GeV；（4）將質(zhì)子和反質(zhì)子注入Tevatron。

主注入器（下部）與返航器（上部）

反質(zhì)子源：為產(chǎn)生反質(zhì)子，主注入器把120 GeV的質(zhì)子送到反質(zhì)子源，質(zhì)子與鎳靶對撞，產(chǎn)生范圍很廣的次級粒子，包括許多反質(zhì)子。反質(zhì)子被收集，聚焦后存在儲存環(huán)內(nèi)，并對它們進行累積和冷卻。當產(chǎn)生足夠數(shù)量的反質(zhì)子后，它們被送到返航器再進行冷卻和累積，然后注入Tevatron。

反質(zhì)子源

Tevatron：接收從主注入器來的150 GeV的質(zhì)子與反質(zhì)子，并將其幾乎加速到1000 GeV。質(zhì)子與反質(zhì)子按相反的方向在Tevatron里運轉(zhuǎn)，速度每小時僅比光速慢200英里。質(zhì)子與反質(zhì)子束流在Tevatron隧道中的CDF和D0探測器的中心部分發(fā)生對撞，爆發(fā)式地產(chǎn)生新粒子。

Tevatron隧道

（2）探測裝置

固定靶：

三條光束線將質(zhì)子從主注入器傳送到中微子靶。這個區(qū)域的束流也測試探測器，并進行不涉及中微子的固定靶實驗。將各種材料的樣品放入光束線中，研究各種類型的粒子和它們的相互作用。利用這些裝置，物理學家們在1977年6月30日發(fā)現(xiàn)底夸克和2000年Donut實驗探測到t中微子。

固定靶實驗區(qū)域

固定靶實驗示意圖

CDF與D0探測器：

CDF與D0探測器是物理學家們在Tevatron上用來觀測質(zhì)子和反質(zhì)子之間對撞的兩個探測器。探測器大如三層樓房，每個探測器都有許多探測分系統(tǒng)，這些分系統(tǒng)識別來自幾乎在光速發(fā)生對撞所產(chǎn)生的不同類型的粒子。通過分析這些“碎片”，探究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、空間和時間。質(zhì)子反質(zhì)子在CDF和Do探測器中心每秒發(fā)生200多萬次的對撞，產(chǎn)生大量的新粒子。對于有趣的事例，探測器記錄每個粒子的飛行軌道、能量、動量和電荷。物理學家們倒班工作，一天24小時地監(jiān)測探測器的運行情況。

CDF與D0探測器位置示意圖

CDF探測器　 D0探測器

建設(shè)歷程

1968年12月1日，費米實驗室的直線加速器破土動工；1969年10月3日主環(huán)（200 GeV的質(zhì)子加速器）破土動工。1972年3月1日第一個能量為200 GeV的束流通過主環(huán)，使費米實驗室產(chǎn)生了世界上最高能量的粒子。1972年12月14日主環(huán)能量倍增到400 GeV。1978年，為進一步提高粒子的能量，費米實驗室決定建造體積更大、功能更強的大型對撞機，先集中技術(shù)力量，將主環(huán)的能量提高至1兆電子伏特。1981年，主環(huán)創(chuàng)造400 GeV時3 x1013 質(zhì)子/脈沖的世界紀錄。1983年7月，產(chǎn)生了世界上第一個能量為512 GeV的束流（當時命名為能量倍增器Energy Doubler）。

1983年8月16日，反質(zhì)子源破土動工，準備耗資1.2億美元建造世界上能量最高的粒子加速器——質(zhì)子反質(zhì)子對撞機Tevatron。Tevatron的1000塊超導磁鐵由液氦冷卻，使溫度達到攝氏零下268度，其低溫冷卻系統(tǒng)為當時加速器歷史上最大的低溫系統(tǒng)。

1984年2月，能量倍增器產(chǎn)生了第一個能量為800 GeV的束流。1985年10月13日，CDF探測器在質(zhì)心能量1.6 TeV時首次觀測到質(zhì)子反質(zhì)子對撞。1986年10月20日能量倍增器產(chǎn)生第一個能量為900 GeV的束流。Tevatron成為世界最高能量的質(zhì)子-反質(zhì)子對撞機。

1992年，D0探測器開始調(diào)試。為增加質(zhì)子反質(zhì)子的對撞次數(shù)Tevatron開始第一次升級改造，稱為Tevatron-II，在原2公里隧道外新建一個能量為150 GeV的常規(guī)磁鐵環(huán)作為新的注入器，亮度提高10倍。目標是尋找希格斯粒子，如果理論學家的預(yù)言是正確的，那么這將有助于解釋為什么宇宙中的萬物都有質(zhì)量。

1993年5月22日主注入器加速器破土動工。1993年9月4日，新的400 MeV直線加速器調(diào)試完成。1995年，創(chuàng)造了高能質(zhì)子反質(zhì)子粒子對撞次數(shù)的世界紀錄。

1996年，Tevatron第一次升級改造完成，向CDF和D0發(fā)送180 pb-1，實驗觀測到了反氫原子。1997年，為固定靶實驗2.86E13發(fā)送創(chuàng)記錄的流強800 GeV 束流；主環(huán)加速器關(guān)閉并進行拆除。

1999年，主注入器落成。2000年，固定靶項目結(jié)束，為43個實驗提供束流。大型探測器CDF和DO進行了改進，為新的重大發(fā)現(xiàn)和開展新的物理工作奠定基礎(chǔ)。

2001年，Tevatron第二次升級開始。2004年，加速器的峰值亮度達到1X1032cm-2s-1。2005年，積分亮度達到1fb-1；首次在再循環(huán)環(huán)中觀測到電子冷卻反質(zhì)子。2006年，反質(zhì)子源聚積率首次超過20mA/小時。2008年峰值亮度超過3X1032cm-2s-1；在單個一周內(nèi)發(fā)送50pb-1。

2011年1月11日，費米實驗室宣布Tevatron將于2011年9月關(guān)閉。

2、超大型強子對撞機

費米實驗室正在分兩個階段進行超大型強子對撞機的設(shè)計研究。第一個階段，利用放在大周長隧道中的堅固超鐵氧體磁鐵，該對撞機的對撞能量達到40 TeV，亮度與西歐中心大型強子對撞機LHC的亮度一樣。第一階段的潛在科學目標完全實現(xiàn)后開始第二階段的工作。在同一隧道中安裝上高磁場磁鐵，對撞能量至少達到175 TeV。

VLHC低磁場測試

為達到所需能量，第一個階段所用的低場磁鐵需要233公里長的隧道。雖然建造這樣長的隧道面臨工程量大、管理和公眾接受的挑戰(zhàn)，在技術(shù)上似乎沒有什么不可能在大約6年時間里建成的理由，以便開始建造10年后對機器進行調(diào)試。磁鐵簡單設(shè)計的固有特性大大減少了支撐子系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜性：低溫負載與現(xiàn)在的Tevatron相同；優(yōu)良的注入場品質(zhì)導致好的動態(tài)孔徑及磁場中低的電感和存儲的低能大大簡化了電源系統(tǒng)。所有這些因數(shù)加在一起，降低了技術(shù)部件的造價和復(fù)雜性，彌補了建造長隧道所需要的費用。據(jù)估計，該對撞機的總造價與最近剛對TESLA設(shè)計中的500 GeV的直線電子對撞機的估算造價相同。

3、μ子對撞機

μ子對撞機

 

μ子對撞機示意圖

μ子對撞機整套裝置包括幾臺機器和許多不同的部件。為產(chǎn)生大量μ介子，利用強流質(zhì)子加速器將質(zhì)子引入靶。對撞產(chǎn)生稱為p介子的短壽命粒子。在50米內(nèi)，p介子衰變成為μ介子和稱為中微子的中性粒子。μ介子的能量約為200 MeV。

磁鐵使μ介子進入和通過一組高頻腔。腔內(nèi)的電場提高慢繆介子的能量，降低快μ介子的能量，從而減少它們的能散度，使連續(xù)μ介子流轉(zhuǎn)換成為單個束團。在這一階段，μ介子束團的尺寸仍然很大，當μ介子向稍微不同的方向運行時，束流仍然發(fā)散。

科學家正在開發(fā)電離散熱通道，以減少μ介子束的橫向尺寸。這些渠道減少粒子的橫向速度和產(chǎn)生非常亮的聚焦束流，隨時被加速到很高的能量。

高頻腔是一個將μ介子加速到高能量的快速有效方法。每個腔形似拉成一條直線的珍珠項鏈。穿過這串珍珠或單元，是一個在正負之間振蕩的電場。該振蕩定時從單元到單元推拉帶電粒子。

一旦μ介子達到它們的最終能量，它們便被注入到μ子對撞機。帶正電荷的介子按一個方向穿過對撞機環(huán)，帶負電荷的μ介子按相反方向運行。磁鐵將粒子引到位于大型對撞探測器中心的對撞點。沒有對撞的μ介子繼續(xù)沿環(huán)運行，并在一轉(zhuǎn)眼的功夫返回到碰撞點。

4、開創(chuàng)性加速器試驗裝置

費米實驗室正在利用通過美國復(fù)蘇與再投資法案得到的5270萬美元的資金推進其超導高頻研發(fā)項目，包括建造超導高頻加速器試驗裝置。建造的I期工程始于2010年3月，用280億美元擴建現(xiàn)有的建筑。II期工程投入420億美元，用于建造兩個新的建筑物。通過美國復(fù)蘇與再投資法案得到的另外的資金用于運行建筑所需要的設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施。費米實驗室利用這一裝置測試超導高頻部件和驗證美國工業(yè)界賣方的加工能力。開創(chuàng)性試驗裝置的II期工程已經(jīng)開始，以推進對下一代粒子加速器至關(guān)重要的技術(shù)。

開創(chuàng)性加速器試驗裝置占用三個建筑物，有一個460英尺長的試驗加速器

費米實驗室計劃參與采用超導高頻技術(shù)的加速器建造。建造這個新的超導高頻試驗裝置是向前邁出的重要一步。這些結(jié)構(gòu)在稱為低溫模塊的罐內(nèi)運行，使腔冷卻到華氏-456度，可在零電阻情況下傳導電流。計劃利用這一裝置來測試為所提出的兩個未來粒子加速器而設(shè)計的低溫模塊。科學家還將利用粒子束加速器產(chǎn)生的粒子束流，開發(fā)和設(shè)計更好的工具和先進的加速器技術(shù)，使它們在許多領(lǐng)域，包括醫(yī)學和工業(yè)得到應(yīng)用。

5、加速器國際合作項目

（1）LHC加速器項目

1997年美國和歐洲官員簽署美國參加大型強子對撞機的協(xié)議，負責設(shè)計和加工二分之一的MQX內(nèi)超導三透鏡組，設(shè)計和最后安裝所有MQX磁鐵，有關(guān)的校正磁鐵和吸收體，并將儀器安裝在低溫恒溫箱中。費米實驗室的任務(wù)包括加速器物理計算，借以支持內(nèi)三透鏡組的設(shè)計，對這些磁鐵的最終技術(shù)要求及系統(tǒng)集成提供意見。

為LHC制造的超導磁鐵

（2）直線對撞機

美國SLAC，日本KEK和德國DESY都在開展未來直線對撞機的研究。費米實驗室系SLAC的NLC和德國DESY的TESLA合作組的成員。2000年TESLA國際合作組向德國政府報告了TESLA設(shè)計報告，費米實驗室領(lǐng)導一組美國實驗室對設(shè)計報告的費用基礎(chǔ)進行了分析。2001年NLC合作組對原理上主直線加速器高頻回路所需基本部件進行了論證。費米實驗室負責加工高頻結(jié)構(gòu)及領(lǐng)導支撐主直線加速器高頻結(jié)構(gòu)的支架預(yù)制研究。它從事整個直線對撞機中可采用的可調(diào)永久磁鐵預(yù)制研究工作，還在土建和束流物理方面提供專門知識，是美國大力推動的在加速器方面開展直線對撞機預(yù)制研究的中心之一。

費米實驗室對撞機物理組的任務(wù)是：對直線對撞機物理及其所需直線對撞機參數(shù)進行評估，弄清在大型強子對撞機時代直線對撞機對世界高能物理的貢獻。

三、高能物理前沿和相關(guān)科學研究

費米實驗室的研究集中在當代粒子物理以下幾個主要問題上：為什么粒子具有質(zhì)量；中微子質(zhì)量是否來自不同的源；夸克與輕子的真正本質(zhì)是什么；為何有三代基本粒子；真正意義上的基本的力是什么；如何將粒子物理和量子引力融合在一起；物質(zhì)與反物質(zhì)有何區(qū)別；把宇宙組合在一起的暗物質(zhì)是什么；什么是促使宇宙膨脹的暗能量；在已知道的維數(shù)之外，是否還有隱藏的維數(shù)；地球是多維廣義宇宙的一部分嗎；宇宙是由什么組成的及宇宙是如何運作的？

未來幾年在粒子物理上的發(fā)現(xiàn)將改變粒子物理的研究方向，而這些發(fā)現(xiàn)的最佳機遇則可能存在于費米實驗室所開展的以下實驗中：

1、高能物理實驗

（1）CDF實驗

Tevatron將質(zhì)子和反質(zhì)子加速到接近光速，然后讓它們在CDF探測器中發(fā)生對撞。CDF探測器被用來研究質(zhì)子與反質(zhì)子發(fā)生對撞的產(chǎn)物。這樣做旨在試圖重建對撞中所發(fā)生的現(xiàn)象，最終了解物質(zhì)是怎樣組合在一起的，自然界利用什么力創(chuàng)造了我們周圍的世界。

1985年10月13日，在質(zhì)心能量1.6 TeV時首次觀測到質(zhì)子反質(zhì)子對撞。

1994年4月26日，找到了頂夸克存在的直接證據(jù)。

1995年3月，CDF組和D0組在176 GeV的能量上發(fā)現(xiàn)了頂夸克，如此大的質(zhì)量，出乎物理學家的預(yù)料。

1998年3月，CDF組發(fā)現(xiàn)Bc介子。

2005年，發(fā)現(xiàn)Bs 物質(zhì)－反物質(zhì)振蕩：3萬億次/秒；發(fā)現(xiàn) b重子（u-u-b和d-d-b）。

2007年，CDF宣布通過單個實驗對W波色子質(zhì)量的最精確測量結(jié)果。

2007年，發(fā)現(xiàn) b重子（d-s-b夸克組合）。

2008年發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生ZZ雙波色子?！?

（2）D0實驗

D0探測器是1983年提出建造的，1984年獲得批準。經(jīng)過8年設(shè)計、研究、硬件及軟件的建造與調(diào)試，于1992年5月12日第一次正式記錄正-反質(zhì)子相互作用，開始運行取數(shù)。

D0探測器長約19.8米，高和寬12.2米，重5500噸，超過12萬道電子學信號。建造時由氣體徑跡室（頂點探測器、漂移室）、穿越輻射探測器、液Ar量能器、μ室、電子學及計算機軟件、環(huán)形磁鐵等組成，用以研究底夸克、量子色動力學、新物理現(xiàn)象及頂夸克的尋找等。

1994年4月，CDF組表示已有頂夸克存在的證據(jù)，但取數(shù)較晚的D0組認為尚未有足夠的證據(jù)。1995年2月24日，D0組和CDF組同時交出論文，宣布發(fā)現(xiàn)頂夸克。1995年3月2日下午1點，費米實驗室這兩大實驗組舉行正式招待會，宣布頂夸克的發(fā)現(xiàn)。這是國際高能物理界的一件大事。

1995年3月8日，美國費米實驗室所長John Peoples教授寫信給中國科學院高能物理研究所所長，對高能物理所派往費米實驗室的人員在發(fā)現(xiàn)頂夸克中作出的貢獻表示感謝。信中寫到：“十五年來，費米實驗室和高能物理所之間的合作一直很重要。3月2日，CDF組和D0組宣布發(fā)現(xiàn)了頂夸克，即我們尋找了很久的這組基本粒子中的最后一種。在報告這一發(fā)現(xiàn)的D0組中，來自中國科學院高能物理研究所的科學家們有很突出的功勞?！?

高能物理所與費米實驗室D0組的合作由1989年起最初的民間協(xié)作，后正式列入中美高能協(xié)作協(xié)議，高能物理所陸續(xù)派出30余人年參加了D0組的合作研究。主要參加了μ探測器的建造、蒙特卡洛計算、硅探測器、光纖徑跡室、在線程序、數(shù)據(jù)處理和部分物理分析工作。在D0組宣布發(fā)現(xiàn)頂夸克的文章中，高能物理所的8位訪問學者參加了署名，列入了發(fā)現(xiàn)頂夸克的貢獻者名單之中。但遺憾的是，在這世界最前沿最重大的發(fā)現(xiàn)之中，沒能掛出中國國旗和亮出中國高能物理所的名稱，8個人只能列在美國FNAL名下。D0組一直希望與高能物理所的協(xié)作能前進一步，成為有國名、所名的正式協(xié)作者。前提是，要有一定經(jīng)費的支持，使其在國內(nèi)也能為D0作一定工作，并能有維持雙方學術(shù)交流所需的經(jīng)費。1999年高能物理所D0合作組取得了最重要的進展，得到國家自然科學基金的支持，成為D0國際合作組的正式參加國，國旗及所名已正式列入D0國際合作組。

D0探測器的改進升級包括：硅條探測器、光纖徑跡室、超導磁鐵、μ前向探測器等高新探測器及技術(shù)將加入或替代探測器中舊的部分，2001年3月開始正式取數(shù)。新的D0探測器進行頂夸克的進一步研究、Higgs玻色子的尋找以及其它高能物理界的一些前沿課題研究。

D0組成為由來自15個國家、60個大學或研究所的500多名科學家和工程師組成的大型國際合作組。

2009年，D0組發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生單個頂夸克；D0組宣布W波色子質(zhì)量的最佳測量結(jié)果；發(fā)現(xiàn)新的夸克結(jié)構(gòu)，命名為Y（4140）?！?

（3）MINOS實驗

主注入器中微子震蕩尋找MINOS（Main Injector Neutrino Oscillation Search）是費米實驗室NuMI中微子研究計劃中的第二個實驗。

NuMI計劃是利用費米實驗室Tevatron對撞機120GeV的主注入器向360米外的靶發(fā)射質(zhì)子束流，靶上產(chǎn)生的次級p介子和K介子在飛行中衰變形成中微子束流。NuMI的第一個實驗是COSMOS（Cosmological1y Significant Mass Oscillation Search），它安裝在中微子靶前方的一公里處，用核乳膠來探測μ中微子振蕩所產(chǎn)生的τ輕子。

MINOS的位置在中微子靶更前方的735公里——明尼蘇達州蘇丹（Soudan）礦井700米深的地下。這兩個實驗是在兩個點上對同一中微子束流的特性進行對比，探測中微子是否已經(jīng)變成另外一種，也就是τ中微子。

MINOS實驗又稱長基線實驗，利用費米實驗室中微子主注入器工程建造的設(shè)備，尋找具有極小質(zhì)量被稱為中微子的存在的證據(jù)。

費米實驗室的主注入器作為MINOS實驗的中微子源，實驗的長基線從這里開始，探測器放在735公里之外的明尼蘇達州北部原蘇丹鐵礦里。

參加MINOS實驗的科學家們對從費米實驗室出來的中微子和到達蘇丹鐵礦中的探測器的中微子的特性進行測量和比較。這兩個探測器中中微子相互作用的特點之別提供不同類型的中微子震蕩的證據(jù)，因此得出中微子質(zhì)量。

NuMI實驗示意圖

蘇丹鐵礦已開采一個世紀之久，現(xiàn)在已成為一個旅游景點。礦洞上方的巖石對宇宙線起著屏蔽作用，只有中微子和少數(shù)能量很高的宇宙線μ子可以穿透到地下這一深度。1981年蘇丹礦井就已成為尋找質(zhì)子衰變的30噸重的探測器的安放地。多年以后，當初的尋找質(zhì)子衰變的動機也逐步擴展到中微子物理，攔截外層空間的中微子或大氣中宇宙線相互作用所產(chǎn)生的中微子。1993年建成了1000噸的Soudan2探測器。

MINOS是由中、美、英、俄二十多個研究單位近200位科學家組成的大型國際合作項目。他們長期從事中微子研究，并在從事中微子實驗二十多年的費米實驗室利用已有的中微子束等實驗條件加以改進、組成這個新的實驗。

1999年位于明尼蘇達州蘇丹的MINOS探測器破土動工。MINOS探測器安裝在與Soudan2探測器相鄰的山洞中，總重10000噸、總長50米，用厚4厘米、對徑8米正八邊形的磁化鐵吸收體板與交替擺放的徑跡室做成，能對μ子和強子以及中微子相互作用中產(chǎn)生的電磁簇射進行很好的能量測量和模式辨認。2003年，遠處的MINOS探測器開始取帶宇宙線的數(shù)據(jù)，開始尋找低溫暗物質(zhì)。2005年第一個中子束流從費米實驗室發(fā)送到明尼蘇達。2006年MINOS組報告Dm2的第一次測量結(jié)果。

MINOS遠程探測器

（4）MiniBooNE實驗

該實驗通過尋找中微子震蕩來測量中微子質(zhì)量。中微子的質(zhì)量很重要，因為它可使科學家們發(fā)現(xiàn)超出標準模型的物理。MiniBooNE實驗可獲得的質(zhì)量，將增加對宇宙是如何演變的了解。

MiniBooNE位置圖

MiniBooNE實驗于1998年獲得批準。MiniBooNE探測器放在距離μ介子中微子生成點約500米的地方，其任務(wù)是尋找μ介子中微子產(chǎn)生的電子中微子。iniBooNE使用1個裝滿800噸超純度礦物油的直徑12米的罐形油箱，至今這些礦物油比水還清澈。油箱內(nèi)裝有一個由1280個8英寸光電倍增管組成的感光層，可探測到中微子與油箱內(nèi)的油分子碳原子核之間的碰撞情況，每年能記錄1百萬個中微子事件。2002年11月探測到第一批束流感應(yīng)中微子事例。

2007年4月11日MiniBooNE實驗公布了首次發(fā)現(xiàn)，實驗的觀測結(jié)果解決了困擾中微子物理界10多年的難題，即20世紀90年代液體閃爍器中微子探測器（LSND）觀測實驗時提出的難題，那次觀測似乎同全球其它地區(qū)中微子實驗的觀測結(jié)果相矛盾。MiniBooNE實驗最終確定：LSND的觀測結(jié)果不能歸因于簡單的中微子擺動效應(yīng)。所謂的中微子擺動效應(yīng)是一種中微子轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，即一種類型的中微子轉(zhuǎn)變?yōu)閯e一種類型的中微子，然后又恢復(fù)為原來的類型。盡管MiniBooNE實驗果斷排除了LSND觀測結(jié)果的解釋，但還有很多工作要做，需進一步分析他們的數(shù)據(jù)。

2006年1月起，MiniBooNE利用反中微子光束采集數(shù)據(jù)，期待從這些新數(shù)據(jù)中得出更多的結(jié)果。

　

MiniBooNE探測器示意圖

MiniBooNE實驗觀察到的中微子信號

費米實驗室最新的中微子實驗稱為SciBooNE，它與MiniBooNE一樣安裝在中微子束流線上，但具有更精密的跟蹤能力。

SciBooNE示意圖

（5）MINERvA

MINERvA利用費米實驗室NuMi光束線開展中微子散射實驗，旨在測量低能中微子相互作用，支持中微子振蕩實驗，還研究影響這些相互作用的核子和原子核的強動力學。

MINERvA探測器

2010年3月，MINERvA完成和建造NuMi 近探測器大廳中的模塊。2010年秋，安裝最終的核靶，正在收集中微子核反中微子相互作用事例。實驗物理學家們非常激動地朝著取得第一批成果努力著。

（6）BTeV實驗

BTeV實驗的目的在于向標準模型對CP破壞，b夸克和粲夸克態(tài)的混合和稀有衰變的解釋提出挑戰(zhàn)。幾十年來，標準模型一直是基本粒子物理的理論。BTeV實驗就是要尋找超出標準模型的物理，其實驗結(jié)果還會解釋與早期宇宙有關(guān)的現(xiàn)象，如為什么宇宙是由物質(zhì)而不是由反物質(zhì)組成的。參加這一國際合作的有來自6個國家30個單位的170名科學家，他們利用Tevatron質(zhì)子-反質(zhì)子對撞機開展BTeV實驗。2006年進行設(shè)備安裝，2008年調(diào)試完畢，2009年開始取數(shù)據(jù)。

BTeV探測器布局

（7）CMS合作實驗

費米實驗室是美方參加大型強子對撞機LHC上CMS實驗國際合作的牽頭單位。CMS有一個磁場強度4T的超導電磁鐵，長13米，直徑為5.9米。CMS的徑跡探測器、電磁量能器和內(nèi)部強子量能器全都裝在超導螺線管內(nèi)。圍繞中央徑跡探測器的電磁部分將由鎢酸鉛晶體做成。強子量能器圍在外面，中央桶部內(nèi)徑1.8米，端蓋厚1.8米，μ探測系統(tǒng)由桶部和端蓋兩部分組成。費米實驗室具體負責端蓋μ子系統(tǒng)和電磁量能器的設(shè)計、加工?！?

CMS量能器

（8）CKM實驗

CKM實驗是在費米實驗室開展的一個固定靶實驗，旨在測量稀有帶電K介子標準模型衰變K+→p+ n`n的分支比。

CKM探測器布局

2、天體物理實驗

（1）皮埃爾·奧格宇宙線觀測站（Auger Observatory）

皮埃爾·奧格宇宙線觀測站（Pierre Auger Observatory）1999年在南半球阿根廷的Mendoza省建造，2008年建成。設(shè)計要求在北半球也建同樣的一個觀測站，就可觀測幾乎整個天體。如果宇宙源可由到達方向上的簇團辨認，那么該觀測站就能研究具有相同靈敏度的宇宙線源的特性，不管宇宙線源在天空何處。另一方面，如果沒有發(fā)現(xiàn)分離的源，幾乎均勻的全天覆蓋對確定宇宙線到達的方向是否為各向同性，或由難解的大尺度模式描述其特性極其重要。2007年該站宣布觀測到超高能不均勻分布。參與這一項目的有阿根廷、巴西、玻利維亞、墨西哥、美國、德國、法國、意大利、波蘭和越南等17個國家的250名科學家。

皮埃爾·奧格宇宙線觀測站示意圖

（2）尋找暗物質(zhì)（CDMS）的低溫實驗

低溫暗物質(zhì)搜尋計劃CDMS（Cryogenic Dark Matter Search）最初在斯坦福大學校園內(nèi)一個隧道內(nèi)進行。CDMSII安置在美國明尼蘇達州蘇丹礦井地下714米深處的一個極其敏感的探測器，從2003年開始利用低溫鍺和硅探測器來探測弱相互作用暗物質(zhì)。為了防止太空中其他各種粒子對探測器的干擾，礦洞起到屏蔽作用。當暗物質(zhì)粒子擊中探測器中的一個原子核時，就會引起原子核擺動。

CDMS研究組由來自18個研究所的研究人員組成，接受能源部、國家自然科學基金委、加拿大和瑞士的國外資助局以及成員單位的資助。費米實驗室參加了此項研究。

安裝在低溫恒溫器中的CDMS探測器

CDMSII使用5組探測器，每組探測器包含著6個超純鍺或硅晶體，溫度處于零下233攝氏度，這些儀器通過尋找粒子碰撞鍺或硅晶體核釋放出的能量，探測暗物質(zhì)粒子。

2009年12月末，CDMS發(fā)表聲明稱，已經(jīng)捕獲到兩個暗物質(zhì)粒子擊中探測器中的原子核。因僅有兩個信號，還無法完全確定探測到的信號究竟是由暗物質(zhì)粒子還是由其他粒子引起的，得到的結(jié)果尚有待進一步證實，但是它還是引起了科學界的轟動。CDMS將繼續(xù)進行他們的實驗以期發(fā)現(xiàn)更多實質(zhì)性的信號。

為了增加探測的靈敏度，CDMS要升級為Super CDMS，比現(xiàn)在的探測器重3倍，而噪音水平更低。為了在尋找暗物質(zhì)的過程中盡量消除宇宙射線的干擾，實驗地點也有可能會轉(zhuǎn)移到加拿大安大略省的SNOLAB地下2000米深處進行?！?

（3）芝加哥地下粒子物理觀測站（COUPP）

芝加哥地下粒子物理觀測站COUPP（Chicagoland Observatory for Underground Particle Physics）是在費米實驗室地下MINIOS近探測器大廳里的一項實驗（簡稱E961），以證明作為暗物質(zhì)探測器的一個30公升，60 公斤，重質(zhì)液體的室溫泡室性能。

COUPP實驗的小泡室

（4）斯隆數(shù)字化尋天（SDSS）

斯隆數(shù)字化尋天SDSS（Sloan Digital Sky Survey）是系統(tǒng)地將整個天空的四分之一測繪出來，形成一個詳細的圖像，確定一億多個天體的位置和絕對亮度，還測量一百萬個距地球最近星系的距離，通過比到現(xiàn)在所探測過的大100倍的體積，給出宇宙三度空間的圖像。它還記錄10萬個已知最遙遠的類新星距地球的距離，提供前所未有的物質(zhì)分布到宇宙可見邊緣的啟示。

SDSS系統(tǒng)地觀測很大部分的天空，尋天對天文學的研究，包括宇宙的大結(jié)構(gòu)、星系的起源及演變、暗物質(zhì)和發(fā)光物質(zhì)之間的關(guān)系、銀河系的結(jié)構(gòu)以及形成太陽那樣星體的宇宙塵埃的特性和分布，將產(chǎn)生巨大影響。

1998年，SDSS觀測獲得第一個光。2000年4月13日，SDSS宣布觀測到距離地球270億光年的類星體。費米實驗室的科學家們參與管理和分析大量的數(shù)據(jù)。這些天體物理方面的研究補充了費米實驗室尋求了解宇宙結(jié)構(gòu)和演變方面的努力。

2005年二期工程開始，稱為SDSS-II。2006年，SDSS-II發(fā)現(xiàn)139個新型1a超新星。2007年，SDSS-II發(fā)表約2.87億個天體包括197個類型的1a超新星的圖象。2008年7月完成了觀測，包括3個補充項目。遺產(chǎn)巡天完成了原始的SDSS星圖，覆蓋半個北天天空，確定了數(shù)億個天體的位置、亮度以及顏色，并測量了100余萬個星系和類星體的距離。SEGUE（斯隆銀河系探索擴展）測繪了銀河系的結(jié)構(gòu)以及恒星組成。超新星巡天沿天赤道重復(fù)掃描一個條帶狀天區(qū)，以圖發(fā)現(xiàn)并測量超新星以及其他變源，探索宇宙的加速膨脹。這三項巡天都是用新墨西哥州阿帕奇角天文臺2.5米望遠鏡上的專用設(shè)備完成的。

阿帕奇山頂天文臺的2.5米口徑望遠鏡

SDSS的測光望遠鏡

SDSS以及SDSS-II的資金由阿爾弗雷德·P·斯隆基金會及參與機構(gòu)提供，參與機構(gòu)包括美國國家科學基金會、美國能源部、美國宇航局、日本文部科學省、馬克斯—普朗克學會，以及英國高等教育基金委員會。SDSS由參與機構(gòu)的天體物理研究聯(lián)盟管理，20多個參與機構(gòu)有美國自然歷史博物館、波茨坦天體物理研究所、巴塞爾大學、劍橋大學等，費米實驗室與中國科學院（LAMOST）均為參與機構(gòu)。

（5）暗能量測量 (DES)

暗能量測量的目的是，通過高精度測量140億宇宙膨脹的歷史，查明加速宇宙的起源和幫助揭開暗能量的性質(zhì)。來自美國、巴西、西班牙、德國和英國23個科研機構(gòu)的120多名科學家正在進行該項目的研究。該合作正在造一臺極為敏感的570萬像素的數(shù)碼相機DECam，并將其安裝在智利安第斯山脈高處Cerro Tololo美洲天文臺的Blanco 4米的望遠鏡上。2011年底開始，連續(xù)五年，DES將測量南部大片的天空到浩瀚無邊的距離，以提供這個最根本問題的新的線索。

費米實驗室DES合作組設(shè)計的DECam示意圖

3、未來的實驗

（1）NOvA實驗

科學家們認為在宇宙演變中中微子起了主要作用，貢獻的質(zhì)量多如恒星和行星。NOvA實驗研究中微子的奇怪特性，特別是中微子難以捉摸地轉(zhuǎn)換為電子中微子。

NOvA示意圖

NOvA實驗使用兩個探測器：一個是在費米實驗室的222噸的近端探測器，另一個是在美、加邊境南部明尼蘇達州的更大的一臺1萬5千噸的遠端探測器。這些探測器是由385000個擠壓成型的高反射PVC塑料單元組成，充滿閃爍液體。遠探測器中的每個單元寬3.9厘米，深6.0厘米，長15.5米。當中微子擊中閃爍液體中的原子時，引起帶電粒子的爆發(fā)。當這些粒子在探測器中停止移動，它們的能量被用光纖連接的光探測器收集。根據(jù)光電探測器看到的光的圖案，科學家們能夠確定造成什么樣的中微子的相互作用以及它們的能量。該實驗將在2013年開始取數(shù)據(jù)，2014年1月完成建設(shè)，計劃第一輪運行6年。

NOvA遠端探測器示意圖

（2）MicroBooNE 實驗

該實驗將建造和運行一個位于增強器中微子光束線中約100噸重的大型液氬時間投影室（LArTPC）。該實驗測量低能中微子橫截面，研究由MiniBooNE實驗所觀測到的低能額外事例。探測器作為階段性項目，是建造大型千噸重（LArTPC）探測器的必要的一步。該實驗于2007年10月向費米實驗室項目顧問委員會提出，2008年7月實驗的第一階段獲得批準。

MicroBooNE探測器示意圖

（3）長基線中微子實驗（LBNE）

中微子可能是找到對宇宙本質(zhì)最根本的一些問題答案的關(guān)鍵。發(fā)現(xiàn)中微子有微小質(zhì)量打開了非常成功的粒子物理標準模型的第一個裂縫。物理標準模型假設(shè)這些神秘莫測的粒子根本就沒有質(zhì)量。

物理學家們認為，中微子可以對一些令人費解的標準模型未解決的問題提供答案。特別是，它們之間的相互作用可以解釋為什么物質(zhì)豐富，而反物質(zhì)在宇宙中消失。

長基線中微子實驗旨在找出是否是這種情況。通過將世界上最高強度的中微子束流從費米實驗室發(fā)送1000多公里，直接通過地球到有史以來建造的最大的粒子探測器，來探索該中微子束流的相互作用和轉(zhuǎn)換。該探測器可安裝在所建議的位于南達科他州的地下深部科學與工程實驗室（DUSEL）。DUSEL將是世界上最深的地下實驗室，并會屏蔽宇宙粒子對LBNE中微子探測器的影響。

LBNE示意圖

4、發(fā)展新技術(shù)

（1）項目X

項目X是所提出的一個強流質(zhì)子加速器聯(lián)合體，它可為各種物理項目提供束流，為各種實驗提供不同的能量的粒子。質(zhì)子可以加速，以形成一個高強度的中微子束流，用于如NOvA和長基線中微子振蕩實驗這樣的中微子實驗。同時，項目X可以提供質(zhì)子給基于K介子和m介子的精確實驗。其他應(yīng)用正在研究中。超導加速器將包含在設(shè)計上類似今后輕子對撞機的超導高頻部件。

（2）ILC超導高頻腔

對下一代粒子加速器和粒子物理未來來說，超導高頻腔是一項關(guān)鍵的技術(shù)。

超導高頻腔能提高粒子加速器的束流能量水平，同時通過消除電阻最大限度地降低所有電力的使用。將來對宇宙起源和物質(zhì)性質(zhì)的實驗，包括所提國際直線對撞機和X項目，這兩個項目費米實驗室都希望能作為東道主，將需要先進的超導高頻腔技術(shù)。

超導高頻技術(shù)是一種加速粒子束流的高效方式。它由超導金屬鈮組成單元，并像空心珍珠串在一起。這些單元以所有可能的方式進行拋光，不帶一?；覊m或在形狀上沒有絲毫差別。幾個腔安放在被稱為超導加速單元的容器內(nèi)，超導加速單元在液態(tài)氦中進行沖洗，并保持在超冷溫度下，這對它們的運行和效率是關(guān)鍵。

研制中的超導高頻腔

費米實驗室計劃采用超導高頻技術(shù)制造項目X加速器的部件。項目X的超導高頻腔設(shè)計類似于費米實驗室的測試加速器和擬建的國際直線對撞機所采用的超導高頻腔設(shè)計。

四、帶動新技術(shù)發(fā)展

對知識的追求推動著費米實驗室的科學研究。研究中所獲得的新的知識將對人類的生活方式產(chǎn)生深刻的影響。例如：如果100年前沒有發(fā)現(xiàn)電子，當今的電子世界是完全不可能實現(xiàn)的。

1、核磁共振

近年來的磁共振成像技術(shù)來源于Tevatron超導磁鐵大開發(fā)。費米實驗室在20世紀70年代建造Tevatron時首次研制出超導線和電纜組成的大功率磁鐵。為建造Tevatron，費米實驗室將超導、物理、工程、材料科學和加工方面的專家組合在一起。他們的合作使超導磁鐵技術(shù)在核磁共振成像產(chǎn)生的新的診斷能力方面充分發(fā)揮作用。新一代超導磁鐵會使物理學們擁有功率更大的加速器，以揭開宇宙最深的奧秘。新一代高磁場超導磁共振成像磁鐵將有助于揭開人體的奧秘。

費米實驗室的超導磁鐵

2、同步輻射

同步加速器運轉(zhuǎn)時，帶電粒子沿切線方向釋放出電磁輻射，故而損失能量，該能量以光的形式釋放出來。在許多領(lǐng)域的應(yīng)用研究中，X射線是必不可少的工具，如生產(chǎn)集成電路，研究Lou Gehring疾病的基因和愛滋病病毒復(fù)制酶。

3、高能物理 – WWW的誕生地

最初，高能物理實驗室的科學家們將其作為與國外同事開展合作的工具，后來發(fā)展為應(yīng)用于全世界的WWW網(wǎng)。高能物理為現(xiàn)代技術(shù)做出了重要貢獻。

4、醫(yī)學應(yīng)用

1895年末發(fā)現(xiàn)X射線后，醫(yī)學家們開始用倫琴（Wilhelm Roentgen）新光治療無數(shù)疾病。到1896年1月，芝加哥的Emil Grubbe已治療兩個癌癥患者，論職業(yè)，他是一名電工和冶金學家。1931年，當Ernest和John Lawrence用他們新建的回旋加速器產(chǎn)生的粒子束治療他們母親的癌癥時，他們正在試驗其它形式的輻射。

粒子物理研究對計算機輔助層面X線照相術(shù)、磁共振成像、正電子斷層照相和癌癥治療做出了貢獻。在費米實驗室，科學家們利用美國國立癌癥研究院提供的經(jīng)費開發(fā)費米實驗室直線加速器的用途，用中子束治療癌癥病人。25年來，有3000多位癌癥患者接受治療。1995年后，Provena Saint Joseph醫(yī)院負責管理在費米實驗室的中西部中子治療研究所，治療來自全美國的癌癥患者。另外，在Loma Linda大學，每天有約100位病人接受費米實驗室建造的同步加速器的治療。

五、豐碩成果

1、建成世界上最大的質(zhì)子反質(zhì)子對撞機

費米實驗室成功地運行了當時世界上能量最高的粒子加速器和僅有的質(zhì)子反質(zhì)子對撞機Tevatron。來自美國和國外大學的粒子物理學家利用它開展高能物理研究。

2、加速器預(yù)制研究具有獨創(chuàng)性

國際上公認費米實驗室在加速器預(yù)制研究方面具有創(chuàng)新性，這是發(fā)展更先進的加速器理論的基礎(chǔ)。新的加速器理論會導致研制出新型加速器，以回答有關(guān)物質(zhì)、空間和時間色基本問題。

3、超導磁鐵的研究、設(shè)計與開發(fā)

費米實驗室在成功開發(fā)超導磁鐵，提高質(zhì)子加速器能量所需的基本技術(shù)方面處于世界領(lǐng)先地位。

4、探測器開發(fā)

費米實驗室的CDF和D0探測器是當時最大的粒子探測器。技術(shù)上的進步，例如硅探測器等，使世界上最大的顯微鏡的性能得到改進，以開展未來的實驗。

5、高性能計算

為記錄和分析粒子物理中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，費米實驗室縮小了計算的限度，為美國下一代計算機地發(fā)展做出了重要貢獻。費米實驗室被公認為在處理大量數(shù)據(jù)方面具有經(jīng)驗，首建并行計算機取得成功，并愿意嘗試在技術(shù)上具有風險的新方向。

6、醫(yī)用加速器

費米實驗室建造了癌癥治療中心使用的粒子加速器。費米實驗室的直線加速器產(chǎn)生中子束流，供中西部中子治癌研究所使用。從1976年開始，共治療300多位癌癥患者。美國加州Loma Linda中子治療中心有一臺費米實驗室1988-1989年建造的質(zhì)子加速器，運行的10年中，該中心共治療了6000位癌癥患者。

7、物理實驗中的重大發(fā)現(xiàn)

1977年6月30日，宣布發(fā)現(xiàn)底夸克；

1994年4月26日，宣布頂夸克的第一個直接證據(jù)；

1995年3月3日，CDF和D0合作組的實驗人員宣布發(fā)現(xiàn)頂夸克；

1996年11月18日，觀測到反氫原子；

1999年3月1日，在中性K介子中觀測到直接的CP破缺；

2000年4月13日，斯隆數(shù)字化巡天在紅移5.8觀測到最遙遠的物體；

2000年7月20日，DONuT實驗報告直接觀測到t中微子的第一個證據(jù)，從而開啟了物理研究的一個新時代；

2001年11月7日，NuTeV合作組報告Sinqw異乎尋常的高值為0.2277；

2005年7月9日，首次在再循環(huán)環(huán)中觀測到電子冷卻反質(zhì)子；

2006年1月12日，斯隆數(shù)字化巡天－II報告發(fā)現(xiàn)139個新型1a超新星；

2006年9月25日，發(fā)現(xiàn)Bs 物質(zhì)－反物質(zhì)振蕩: 3萬億次/秒；

2006年10月23日，發(fā)現(xiàn) b重子（u-u-b和d-d-b）；

2007年1月7日，CDF宣布通過單個實驗對W波色子質(zhì)量的最精確測量結(jié)果；2007年6月，發(fā)現(xiàn) b重子（d-s-b夸克組合）；

2007年6月28日，SDSSII發(fā)表約2.87億個天體包括197個類型的1a超新星的圖象；

2007年11月8日，Pierre Auger天文臺觀測到超高能不均勻分布；

2008年3月30日，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生ZZ雙波色子；

2009年3月9日，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生單個頂夸克；

2009年3月11日，D0實驗室組宣布W波色子質(zhì)量的最佳測量結(jié)果；

2009年3月18日，發(fā)現(xiàn)新的夸克結(jié)構(gòu)，命名為Y（4140）。

六、獲獎

1、1973年Robert R. Wilson獲得國家科學獎?wù)拢?

2、1986年Stanley Livingston獲得Enrico Fermi獎；

3、1984年12月Robert R. Wilson獲得Enrico Fermi獎；

4、1988年10月19日Leon Lederman為1988年諾貝爾物理獎三個獲得者之一；

5、1989年10月18日Helen Edwards, Dick Lundy, Rich Orr和Alvin Tollestrup因在建造萬億電子伏特加速器中的工作獲得國家技術(shù)獎?wù)拢?

6、1992年6月Leon Lederman獲得Enrico Fermi獎。

(中國科學院大科學裝置辦公室,資料來自http://www.fnal.gov/)