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【科学讲座】秦庆:北京正负电子对撞机的历史与未来

2018年5月17日晚七点,科学前沿进展名家系列讲座Ⅳ第137讲在中国科学院大学玉泉路校区阶一五教室如期举行。本次讲座由中科院高能物理研究所副所长、加速器中心主任、中国科学院粒子加速物理与技术重点实验室主任秦庆老师主讲,题为“北京正负电子对撞机的历史与未来”。秦庆老师从北京正负电子对撞机(BEPC)的立项、建设、调试以及运行,它的历史机遇与它的未来可能的发展这些角度,循序渐进、深入浅出,全方位地使同学们了解了北京正负电子对撞机这一讲座内容的主角。

讲座围绕着基础物理和技术的关系展开,“朴素的物理思想变成物理的需求”,秦庆老师用这样一句话概括到,“这种需求需要通过技术来得到实现”。

讲座开始,秦庆老师先向同学们详细讲述了对撞机的原理。“对撞机以同步加速器为基本。”但不同的是,对撞机为环形,对撞机沿环安放了磁铁系统、高频加速腔、探测系统、高能加速器等。在讲到高频加速腔时,秦庆老师强调道,“这里的高频绝不仅仅是我们平时说的上千上万赫兹,而是要上兆赫兹。”它还涉及到辐射阻尼和量子激发等物理知识,秦庆老师利用基础的电动力学理论,简单地向在座的同学们讲解了它们的原理。

在讲到磁铁系统时,秦庆老师在最后提到了“超导磁铁”,它具有体积小、磁场强的特点,是未来加速器的发展方向。关于对撞机的其他应用,秦庆老师讲述到:“对撞机不仅仅只能用来对撞例子,它也可以作为强光源。”国际上有些目前停止粒子对撞的仪器,就在做强光源使用。秦庆老师半开玩笑地说,利用对撞机产生的x射线可比当年伦琴发现时用来拍摄手指的质量高出许多。

接着,秦庆老师向同学们介绍了对撞机的种类,以及其他国际上各国对撞机的发展与成果,秦庆老师如数家珍的介绍了近半个世纪以来包括美国、欧洲、日本等国家建造的,包括已停的和仍在运行的大型对撞机,目前世界上仍在运行的有六大高能加速器中心。秦庆老师特别向同学们介绍了由欧洲核子研究中心,通过大型强子对撞机发现的质量约为126GeV的希格斯波色子。希格斯玻色子被誉为“上帝粒子”,是最近几年科学家利用对撞机发现的重大成果之一。

之后,从高能所的成立开始知道近几年的最新成果,秦庆老师向同学们介绍了北京正负电子对撞机(BEPC)的立项、建设,以及历史机遇等。BEPC的建成既是我国科学技术人员努力地成果,也同样离不开国家领导人、中科院领导以及北京地方领导的支持,以及由1979年成立的中美高能物理合作委员会中,来自美国的科学家的支持。今年恰逢 BEPC实现首次对撞三十周年,在这三十年中,BEPC实现了τ质量的测量、粲夸克偶素的研究、2-5GeV能区的R值测量等等。

目前为了作出国际上独一无二的领先技术,BEPCⅡ采取了“一机三环”的创新设计。同时,为了满足物理需求,直线加速器、高频腔、冲击磁铁、对撞区超导磁铁等等设备都采取了全新的设计。“将物理需求变成参数可不是纸上谈兵的事,”秦庆老师在最后这样说道。(文/雷明宇 图/孙小丁 来源 国科大记者团)

秦庆老师带来精彩讲座

主讲人简介

秦庆,男,1967年生,理学博士,现任中科院高能物理研究所副所长,加速器中心主任,中国科学院粒子加速物理与技术重点实验室主任。2007年获“国家杰出青年科学基金”,曾主持多项国家自然科学基金项目,2003年与2011年两次荣获中国科学院杰出科技成就奖(集体奖),2003年荣获北京市科学技术奖一等奖,2008年荣获首届中科院朱李月华优秀教师奖,2016年国家科技进步一等奖(集体奖),并获2016年国务院颁发的政府特殊津贴。曾任美国物理学会(APS) Physical Review系列期刊《Physical Review Accelerators and Beans》编委(2013 -2016),中国物理学会系列期刊《中国物理C》(2003 2016),中国科学院系列期刊《中国科学G》等编委(2008-2012) 。曾任中国科学技术大学兼职博士生导师,现任中国科学院大学物理学院近代物理系特聘教授,全球华人物理学会(OCPA)加速器学校教员。目前担任中国物理学会粒子加速器分会常务理事,中国物理学会同步辐射专业委员会委员,国际纯粹与应用物理学联合会(IUPAP)加速器物理组成员,欧洲核子研究中心(CERN)大型强子对撞机(LHC)国际顾问委员会委员,日本高能加速器研究机构(KEK)超级对撞机Super KEKB国际顾问委员会委员,俄罗斯布德克核物理研究所(BINP)超级粲-陶对撞机国际顾问委员会委员,北京正负电子对撞机国家实验室学术委员会委员,中国散裂中子源科学技术委员会委员,强流重离子加速器装置科学技术委员会专家委员等。已在各类学术期刊及国际会议上发表文章数十篇。

延伸阅读:

科学前沿进展名家系列讲座”创办于2014年9月,是中国科学院大学为本科生开设的必修课程,同时欢迎研究生与教职工参加,由中国科学院大学本科部主办,讲座召集人为徐涛院士。该课程按照数学、物理、化学、生物、材料、计算机、天文、电子信息工程、环境九个专业,邀请相关科学领域的院士等知名专家开展专题讲座。通过讲述科学故事、介绍相关学科方向的科学前沿进展,让学生在本科阶段了解不同学科的科研方向与主要进展,拓宽学生的学术视野,为他们最终选择学科专业与专业方向提供丰富的判断依据。