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2021年欧洲核子专项研究中心CERN.doc

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2021年欧洲核子专项研究中心CERN.doc

上传人:书犹药也 2020/12/14 文件大小:427 KB

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文档介绍

文档介绍:1951年起,欧洲11个国家开始计划成立欧洲核子研究中心CERN(European Organization for Nuclear Research),1954年9月CERN正式成立。CERN在法国和瑞士交界处日内瓦城周围,经过几十年发展,现已经有26个组员国,成为世界上最大粒子物理研究中心。CERN经费由各组员国分摊,所长由理事会任命,任期5年。CERN研究人员达9000人,来自世界80多个国家6000多名物理学家曾在此工作过。
 
   
                        CERN鸟瞰         CERN在法国和瑞士交界处日内瓦城周围 
CERN大科学装置群
质子同时加速器PS 1959年开始运行
质子交叉储存环ISR 1971年开始运行,1984年拆除
超级质子同时加速器SPS 1976年开始运行,1983年改造成质子-反质子对撞机SP`PS 
反质子积累器AA、低能反质子环LEAR、反质子搜集器AC、反质子减速器AD 20世纪70年代建造 
大型正负电子对撞机LEP 1989年开始运行 
大型强子对撞机LHC 20XX年运行出了事故,20XX年重新开始运行 
长基线中微子试验CNGS 20XX年发送第一批中微子 
直线正负电子对撞机CLIC和超导质子直线加速器SPL 研制中
(1)质子同时加速器PS
建于20世纪50年代质子同时加速器PS(Proton Synchrotron),是CERN加速器中最老和用途最广加速器。1959年调试完成,以后连续运行。它直径为200米,最高能量达GeV,一度是世界上功率最大加速器。PS作合适修改后即可加速质子,又可加速电子或正电子。
 
   
PS隧道                           PS示意图
 
(2)质子交叉储存环ISR
质子对撞机ISR(Intersecting Storage Rings)使用交叉储存环,其能量为2×31 GeV,1971年投入运行,1984年拆除。
 
ISR交叉储存环
 
(3)超级质子同时加速器SPS 
超级质子同时加速器SPS(Super Proton Synchrotron)1971年开始建造,主加速器平均直径达2200米。1976年开始运行,能量输出300 GeV至450 GeV不等。它常被用来作质子-反质子对撞器,并为高能量电子及正电子加速。这些粒子最终被注入大型电子-正电子对撞器(LEP)。 
SPS于1983年改造成能量分别为400GeV质子-反质子对撞机SP`PS,质子和反质子可在这里加速到 270 GeV然后进行对撞,所得到质心系能量相当于 155 TeV静止靶加速器进行同类试验所能达成能量。因为亮度高于同时期美国费米试验室Tevatron-I,在竞争中占了上风。意大利物理学家鲁比亚在SP`PS上发觉了Z0及W±中间玻色子,统一了弱相互作用和电磁相互作用,并为此取得1984年诺贝尔物理奖。 
20XX年后,SPS为大型强子对撞机(LHC)注入中子及重离子。
 
  
SPS 隧道                     SPS示意图
 
(4)反质子积累器AA、低能反质子环LEAR、反质子搜集器AC、反质子减速器AD
反质子积累器AA(Antiproton Accumulator)是一台反质子源,建于20世纪70年代末。其关键任务是产生和积累高能反质子注入到SPS,方便将SPS改造成一台“质子反质子对撞机”。
为了在低能时用这些反质子得到更大收获,CERN建造了一台低能反质子环LEAR(Low Energy Antiproton Ring)。反质子从反质子积累环AA中积累后引出,在质子同时加速器PS中减速,然后注入到低能反质子环LEAR深入减速(LEAR 1982年开始运行,1996年拆除)。 
反质子搜集器AC(Antiproton Collector)建在反质子积累器AA周围,可将反质子产生率提升10倍。
 
     
         LEAR、AC和AA示意图      低能反质子环LEAR    反质子搜集器AC和反质子积累器AA环
 
以后反质子搜集器AC改造为反质子减速器AD(Antiproton Decelerator),它实施反质子搜集器(AC)、反质子积累器(AA)、质子同时加速器(PS)和低能反质子环(LEAR)任务,产生反质子,将其冷却、减速,最终将其引出提供给试验。
 
  
反质子减速器AD试验大厅           反质子减速器AD示意图
 
(5)大型正负电子对撞机LEP
20世纪80年代,为了在和美国建造正负电子对撞机竞争中