粒子物理-IndicoIHEP-中国科学院高能物理研究所
高能物理学中的粒子物理学实验
高能物理学中的粒子物理学实验随着科学技术的不断进步，高能物理学作为研究微观世界最基本粒子的重要学科越来越引起人们的关注。
粒子物理学实验则是高能物理学中不可或缺的一部分，为了更好地研究微观世界，实验人员们日以继夜地投入到这项繁重的工作中。
首先，粒子物理学实验需要使用的设备非常复杂，截止目前，世界范围内至少有四个大型的加速器实验：欧洲核子中心的大型强子对撞机（LHC）；美国的费米国立加速器实验室（Fermilab）；日本的高能加速器研究机构（KEK）；中国的中国科学院高能物理研究所（IHEP）。
这些实验设备的价值不仅仅在于它们造就了一批获得过诺贝尔物理学奖的科学家，更重要的是，这些实验设备在许多相关领域也发挥了巨大的作用。
其次，粒子物理学实验研究的内容也是非常广泛的。
从基础物理规律的研究到宇宙形成的探究，从新型材料的研究到癌症治疗技术的开发，都需要用到高能物理学研究所获得的新知识和新技术。
为了探究这些广泛的领域，粒子物理学实验又分为多个项目，如暗物质搜索、标准模型研究等。
第三，粒子物理学实验的开展离不开各国强力配合。
粒子物理学实验是世界范围内的重要科学研究项目，需要精密的科学仪器、高技术的工程和统一的数据处理和分析等多方面的配合。
实验室之间都有密切合作，为世界科学事业的发展做出了非常重要的贡献。
综上所述，高能物理学中的粒子物理学实验是极其重要的科研项目。
它通过精细的实验工作为研究微观世界提供了重要的数据和实验结果。
同时，也为发展新的技术和应用探索了新的途径。
在全球范围内，广大的科学家都致力于开展粒子物理学实验，为推动科学事业发展做出了重要的贡献。
高能粒子物理的探秘
高能粒子物理的探秘高能粒子物理是研究微观世界最基本粒子及其相互作用的学科，也是现代物理学中最前沿和最具挑战性的领域之一。
通过对高能粒子的加速、碰撞和探测，科学家们揭示了宇宙的奥秘，推动了人类对自然界的认识和技术的发展。
本文将介绍高能粒子物理的基本概念、研究方法和取得的重要成果。
一、高能粒子物理的基本概念高能粒子物理研究的对象是构成物质的基本粒子，包括了电子、质子、中子等已知粒子，以及更加微小和奇特的粒子，如夸克、轻子、强子等。
这些粒子具有不同的质量、电荷和自旋等性质，它们之间通过相互作用力相互影响和转换。
高能粒子物理的目标是揭示这些粒子的本质、相互作用的规律和宇宙的起源。
二、高能粒子物理的研究方法高能粒子物理的研究方法主要包括加速器实验和探测器实验两种。
加速器实验通过将粒子加速到极高的能量，使其具有足够的动能来产生新的粒子或发生粒子间的相互作用，从而揭示微观世界的规律。
探测器实验则是利用粒子与物质相互作用的特性，通过设计和制造各种探测器来观测和测量粒子的性质和行为。
加速器实验中，科学家们使用强大的加速器将粒子加速到接近光速的速度，然后让它们在碰撞点发生高能碰撞。
通过观测和记录碰撞产生的新粒子和能量释放的方式，科学家们可以推断出粒子的性质和相互作用的规律。
目前，世界上最大的加速器是欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC），它能够产生极高能量的质子对撞，为高能粒子物理研究提供了重要的实验平台。
探测器实验中，科学家们设计和制造各种精密的探测器，用于观测和测量粒子的性质和行为。
这些探测器包括粒子追踪探测器、电磁量能器、强子量能器等，它们能够测量粒子的轨迹、能量、电荷等信息。
通过对这些信息的分析和研究，科学家们可以了解粒子的性质和相互作用的规律。
三、高能粒子物理的重要成果高能粒子物理的研究取得了许多重要的成果，对人类对自然界的认识和技术的发展产生了深远的影响。
以下是一些重要的成果： 1. 发现了新的基本粒子：通过加速器实验和探测器实验，科学家们发现了许多新的基本粒子，如夸克、轻子、强子等。
高能粒子物理学研究
高能粒子物理学研究是目前世界上最前沿的领域之一。
这一领域的研究主要是对宇宙物理学和基本粒子物理学进行研究，希望通过对高能粒子进行探测和研究，揭示宇宙的真实面貌，解决物质的基本结构和性质问题，并发现新的物理现象和理论。
以下将从实验设备、研究内容和应用价值三个方面对进行简要介绍。
一、实验设备需要强大的实验设备，例如同步辐射光源、粒子加速器和探测器等。
通过加速器将粒子加速到极高速度，然后将其撞击在靶上，从而产生更高能量的粒子。
经过探测器的探测，可以获取相关数据进行分析和研究。
如欧洲核子中心的大型强子对撞机（LHC）就是世界上目前最大的粒子加速器，可以将带电粒子加速到几乎光速，产生高能粒子并进行研究探测。
二、研究内容的主要内容包括对基本粒子的研究、弱相互作用、物质的基本结构和性质、真空和相变等。
其中对基本粒子的研究是其核心内容之一。
基本粒子可以分为费米子和玻色子两类，包括夸克、轻子、介子、重子、胶子等。
高能粒子物理学家通过对这些粒子的特征进行研究和分析，揭示了它们的基本性质，及它们之间的相互作用。
此外，研究物质的基本结构和性质也是的重点之一。
通过对质子、中子、原子核等物质性质的测量和研究，可以更加深入的理解物质的本质和组成，这对理论物理学家的基础研究和工程技术人员的应用研究都有十分重要的意义。
三、应用价值的应用价值十分广泛。
例如，在核能研究、生物医学研究等领域，都离不开高能粒子物理学的支持和发展。
例如，在放射治疗中，往往需要精确掌握介质本身对辐射的各种应答信息，通过精确模拟等手段而进行检验。
而这一切都离不开高能粒子物理实验和技术的支持。
此外，对于高能粒子探测等技术的研究，对于通信、卫星等领域的发展也有着重要的推动作用。
总的来说，在宇宙、粒子和物质研究的领域中都有着重要的作用，有助于人类更多地了解自然界和科学世界的奥秘，并为人类的科学技术发展提供基础。
当然，也面临着种种挑战，例如研究难度之大、加速器成本之高、数据处理难度等，在以后的研究中，需要科研人员们继续努力和拓展思路，发掘更多的精彩。
中国科学院粒子天体物理重点实验室
1142中国科学院粒子天体物理重点实验室中国科学院粒子天体物理重点实验室(以下简称实验室)依托单位为中国科学院高能物理研究所，其前身为1951年中国科学院近代物理研究所成立的宇宙线研究组，后演变为原子能研究所和高能物理研究所宇宙线室。
著名物理学家张文裕、王洽昌、肖健等曾任该室主任，著名物理学家钱三强、何泽慧始终关心并置身于该室的科学研究。
经中国科学院批准，宇宙线和高能天体物理开放实验室于1997年4月成立,2003年7月更名为粒子天体物理重点实验室。
实验室在2014年和2019年的中国科学院重点实验室评估中连续两次被评为A类。
目前，张双南研究员任实验室主任，蔡荣根院士任实验室学术委员会主任。
一、目标、定位与发展策略实验室面向国际科技前沿和国家战略需求，以揭示深层次的物质结构和大尺度的物理规律为目标,重点建设粒子天体物理学交叉学科，聚焦高能天体物理、宇宙线天体物理、中微子天体物理、暗物质、粒子宇宙学等研究方向，开展全方位(地下、高山和空间)、多波段(微波、光学、X射线和丫射线)、多信使(电磁波、中微子、宇宙线)的观测和探测研究，同时根据学科需要布局实验项目，发展核心技术，致力于建设特色鲜明、国际先进和领先的粒子天体物理领域高水平的基础理论和实验研究、新探测技术研发中心及高层次人才培养基地,取得重大和突破性科学成果,引领国际粒子天体物理领域的发展。
实验室的总体定位是：瞄准重大问题开展基础研究，针对学科前沿提出重大项目，建设实验平台提升仪器性能，发展核心技术支撑长远发展。
发展策略是:“四代同室”一成果一代、研制一代、预研—代、概念一代。
二、重要任务和成果实验室凭借在实验设计、探测器研制、观测数据处理、物理解释等方面的综合优势，提岀并承担或参与了多项粒子天体物理领域的大型实验项目。
空间X/丫射线天文观测与空间粒子探测:成功研制运行中国第一颗空间X射线天文卫星“慧眼”硬X射线调制望远镜(Insight-HXMT)卫星、天宫2号唯一的天文载荷Y暴偏振仪(POLAR),POLAR-2成功入选中国空间站首批科学实验;提出且即将发射引力波电磁对应体全天监测器(GECAM)；提出并正在预研国际合作天文台级X射线卫星项目“增强型X射线时变与偏振探测卫星(eXTP)”、中国空间站规划中的大型科学载荷之一高能宇宙辐射探测设施(HERD)；成功研制暗物质粒子探测卫星(DAMPE)主要载荷之一的硅阵列探测器(STK)、电磁监测试验卫星主要载荷之一的高能粒子探测器；提出并正在研制中法合作天文卫星空间变源监视器(SVOM)4个科学仪器之一的丫射线监视器(GRM)与爱因斯坦探针(EP)二个科学仪器之一的后随观测X射线望远镜(FXT)；实质参与国际空间站大型国际合作项目阿尔法磁谱仪(AMS-02)。
2017年赵忠尧博士后答辩-IndicoIHEP
首先重建 的反冲侧，再通过拟合 (∗) 丢失不变质量谱来估计两种过程的产额。
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工作经历与成绩，BESIII物理分析
主导 Measurements of the EM Form Factor of ，[memo准备中].
深刻理解核子结构 测量核子形状因子 检验近阈条件下的理论预言 preliminary
初步结论： 1. 完成了纯中性过程的TOF重建，也是对 BES3离线重建的完善。 2. 研究了纯中性过程的事例起始时间的计算 方法。 3. 研究了中子/反中子/光子的鉴别方法。 4. 使用TOF双标记方法寻找信号过程，并取 得了初步的结果。
拟合中子飞行时间的测量值与预期值之 差来估计观测截面@ =2.0 GeV XS = 0.385 +- 0.076 (nb)
(1)
端盖量能器击中频率分布
(2)
(3)
(4)
(4)
Pileup效应的模拟
FPGA读出的模拟
Digi时间戳的还原 根据时空分布重建簇射
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工作经历与成绩，PANDA探测器模拟与优化
主导基于时间戳的缪子探测器(Mini Drift Tube, MDT)模拟与重建系统
1. 2. 3. 4. 5. 6. 基于硬件配置使用Garfield模拟一组MDT的响应 建立参数化的MDT响应模型，比如感应电流的波形 把波形分析后的数字信号送入基于时间戳的模拟系统 把仿真DAQ中的流水线数字信号进行径迹重建 再把MDT打包的径迹段送给全局寻迹算法 再基于重建的mu子研究DRELL-YAN过程
2017年赵忠尧博士后答辩
胡继峰
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简历
▪ 2016-至今, 上海交通大学，博士后 ▪ 2014-2016, 都灵大学，博士后 ▪ 2011-2014, 吉森大学，博士后 ▪ 2007-2011, 国科大，博士 ▪ 2004-2007, 中科大(高能所联合培养)，硕士 ▪ 2000-2004, 郑州大学，学士
1-0粒子物理和核物理实验(1)解析
评分标准 平时作业 30% 期末考试（闭卷）70%
参考书目和学术刊物
谢一冈等著：《粒子探测器与数据获取》，教育出版社，北京 2003 唐孝威主编：《粒子物理实验方法》，人民教育出版社，北京 1982 李金编著：《现代辐射与粒子探测学讲义》 Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A
客体尺度与观测手段
粒子探测器
我们生活的宏观世界被大量的微观粒子所包围： 来自地球表面的各种放射性，如 40K、232Th、235U 来自宇宙（太阳、银河系）的宇宙线（、） 来自加速器和人工放射源的各种能量、不同种类的粒子和射线
为了测量粒子和射线的基本性质，研究这些粒子之间的相互作用以及它们与 宏观物质的相互作用 为了将这些粒子与射线作为微小的探针来研究微观和亚微观结构，如：晶体 结构、物质的表面结构、分子原子及核结构等 为了通过这些粒子或射线来研究我们达不到的各种天体，如地球的深处、太 阳的内部、月亮或银河以外、更遥远的天体 为了使粒子和射线在工业、农业、矿山、地质、医疗、环保、航天等领域被 广泛地应用，不可替代地获得对宏观物质的形态、结构、成分的测量和研究
“小宇宙”和“大宇宙”
近百年来，人类的认识逐渐达到原子、原子核、核子、 夸克这几个层次，对其观测的尺度已从10-8到10-15厘 米。作为人类周围星体世界的大宇宙，从太阳系、银 河系、直到河外系，人们观测的尺度已大到6×107光 年距离。在地球上观察到宇宙中存在高能基本粒子， 也包括能量范围极宽的电磁辐射光子，其能量由10-4 电子伏特（宇宙背景辐射）到1020 电子伏特的硬γ射 线，而可见光光子只在大约1.6-3.2电子伏特的很小的 一段范围内。宇宙本身已逐步成为研究粒子物理的实 验室。人类对无限小和无限大世界的研究也已经逐步 有机地结合起来。
附表IndicoIHEP-中国科学院高能物理研究所
Байду номын сангаас2008
Phys. Rev. D
1
Experimental Requirements to Determine the Neutrino Mass Hierarchy Using Reactor Neutrinos
2009
Phys. Rev. D
1
Systematic impact of spent nuclear fuel on Theta(13) sensitivity at reactor neutrino experiment
副高二级岗位
本人工作简历（包括工作单位，岗位任职经历）：
2009.7-2011.3中国科学院高能物理研究所博士后
2011.3-2012.7中国科学院高能物理研究所助理研究员
2012.7-至今中国科学院高能物理研究所副研究员
任现岗位以来的主要工作业绩：
我一直参与大亚湾反应堆中微子实验的研究工作，是实验最早的参与者之一，参加了从实验构想、概念设计、装臵建设、物理分析的全过程。大亚湾实验的第一个物理结果于2012年3月8日公布，发现了新的中微子振荡模式，以5.2倍标准偏差的臵信度，确定了中微子混合角θ13非零。高能所团队的物理分析结果被合作组采纳为文章的正式结果。我作为团队的核心成员，给出了最终的物理结果：sin2213值的大小和非零的臵信度。作为大亚湾成果的主要完成人之一，获得了高能物理学会颁发的2012年“晨光杯”论文特别奖。在大亚湾实验前期研究中，申请人承担了探测器的模拟，误差估算，物理灵敏度分析，离线数据库的设计和管理等软件和物理方面的工作。在大亚湾之后的物理分析中，用更多的实验实验数据得到了更精确的sin2213的测量结果，结果发表在中国物理C中，我负责给出了最终的sin2213的分析结果。大亚湾实验在2013年利用事利率和谱形不仅测量了sin2213而且在国际上首次用反应堆中微子测量了质量平方差dm32，我对sin2213和dm32的分析结果被文章采用，文章已经被PRL接受。
粒子物理讲义——第一章和第二章
第五章 电弱统一理论——“标准模型”(Standard Model)
弱相互作用 beta衰变 三代轻子： 轻子的普适性，轻子数守恒 V-A理论 标准模型——电弱统一理论+Higgs机制（质量来源）
主要参考书
1. 章乃森, 《粒子物理学》, 科学出版社, 北京, 1985。 2. 唐孝威等, 《正负电子物理》, 科学出版社, 北京, 1995。 3. 高崇寿，曾谨严，《粒子物理和核物理讲座》，高等教育出版社，
• 1936年， C.D. Anderson用云雾室发现了宇宙线中的muon子。 • 1938年，E. Fermi因研究中子引起的各种反应的贡献获得1938年的诺贝尔物理学奖。 • 1943年，O. Stern因发展分子束方法的贡献和发现质子的反常磁矩而获得1943年的
诺贝尔物理学奖。 • 1947年，C.F. Powell利用乳胶照相法在宇宙线中发现的pion，并因此获得1950年的
通过本课程的学习，希望学生理解粒子物理的标准模 型，即按目前的认识水平，构成物质的最小单元是夸克和 轻子，自然界存在强相互作用，电磁相互作用，弱相互作 用和引力相互作用，此外还要跟踪粒子物理实验的最新进 展。通过本课程的学习使学生为进一步从事粒子物理的研 究打下坚实的基础。 • 课程要求：
电动力学、量子力学、狭义相对论基础
诺贝尔物理学奖。 • 1948年，美国的劳伦斯-伯克利实验室利用同步回旋加速器(Synchro-Cyclotron)人
工产生了pion介子。 • 1953年，F. Reines等探测到中微子的存在。同年，BNL新的加速器“Cosmotron”投入
运行，证实了1947年在云室中发现的V形衰变的径迹是一种新的“奇异”粒子的产物。 Gell-Mann和Nishijima给这类粒子指定了一个新的量子数“奇异数”。 • 1955年，W.E. Lamb和P. Kusch因在案947年实验发现氢光谱的精细结构位移（Lamb Shift)和电子磁矩的精密测量获得本年度的诺贝尔物理学奖。同年，E.G. Segre和O. Chamberlain 在Berkerley的Bevatron上发现了反质子的存在，从而分享了1959年的 诺贝尔物理学奖。 • 1957年，杨振宁和李政道发现宇称不守恒，并因此分享了1957年的诺贝尔物理学奖。 • 1960年，新的探测技术——汽泡室在新粒子发现中的重大作用，发明者D.A. Glaser 获1960年的诺贝尔物理学奖。
中国科学院高能物理研究所.ppt
If the answer is Super Symmetric Particles,
How can we find it? LHC !!
中国科学院高能物理研究所, 黄光顺
北京, 2002. 5. 19.
The Second Dark Matter problem: The dark matter seems to make up only 30-50% of the critical density This may be linked with observations of a possible accelerating expansion of the universe at large distances.
中国科学院高能物理研究所, 黄光顺
北京, 2002. 5. 19.
Will the Expansion ever stop ?
Inflation predicts a flat universe. This means that the Density of Matter and Energy equals the so called critical density
她始终处于科学的前沿。 她总结出的“标准模型”是物理的基础。 她把人们的认识水平推进到 10 –19 米。
中国科学院高能物理研究所, 黄光顺
北京, 2002. 5. 19.
Large structures and Orders of Magnitude
地
10 7 m
球
(10000000米)
中国科学院高能物理研究所, 黄光顺
北京, 2002. 5. 19.
高能粒子物理的探秘
高能粒子物理的探秘高能粒子物理是一门探索宇宙奥秘的学科，通过对微观世界的研究，揭开了许多自然界之谜。
粒子物理学家致力于研究微观世界中构成物质的基本粒子及其相互作用规律，通过不断地发展，已经取得了令人瞩目的成就。
本文将从高能粒子物理的发展历程、基本粒子的分类和实验方法以及对宇宙起源和性质的认识等方面展开探讨。
一、高能粒子物理的发展历程高能粒子物理学作为理论物理学的一个分支，起源于20世纪初。
爱因斯坦在提出相对论后，引发了人们对微观世界更深层次规律的探索。
20世纪30年代，研究者们发现了中微子，这是人们首次发现了一种新型基本粒子，这标志着高能粒子物理学正式被纳入人类科学的视野之中。
此后，随着技术的不断进步和实验手段的日益完善，高能粒子物理取得了飞速发展。
1947年，意大利物理学家朱利奥·奥尔西提首次观测到了正荷量固定的可变动量K介子，并因此获得了诺贝尔物理学奖；1956年，中国科学家杨振宁和李政道提出了卡巴阿希-扬-米尔斯场论，并因此获得了诺贝尔物理学奖。
这些都标志着高能粒子物理取得了令人瞩目的成就。
二、基本粒子的分类和实验方法在高能粒子物理领域，科学家们对基本粒子进行了系统分类。
按照标准模型的说法，基本粒子可以分为费米子和玻色子两大类。
其中费米子包括了夸克、轻子等；玻色子包括了希格斯玻色子等。
这些基本粒子以及它们之间的相互作用规律被认为是构成宇宙的基础。
在实验高能粒子物理时，科学家们采用了许多先进技术和设备。
加速器是进行高能物理实验的利器，在加速器中可以将基本粒子激发到极高能态，并保留其轨迹，从而研究其性质和相互作用规律。
此外，探测器也是非常重要的实验设备，它可以记录并分析基本粒子在加速器撞击后产生的各种反应及其相关参数，为科学家们提供了大量珍贵信息。
三、对宇宙起源和性质的认识通过高能粒子物理实验与研究，科学家们对宇宙起源和性质有了更深层次的认识。
据标准模型所描述的事实表明，在大爆炸后不久形成了光子、电弱相互作用玻色子等基本粒子；后来由于对称性破缺形成夸克、轻子等多种新型基本粒子。
中国科学院高能物理研究所小粒子大宇宙系列课程
中国科学院高能物理研究所“小粒子大宇宙”系列课程第三讲：中微子是薛定谔的猫邢志忠大家好！欢迎来到“小粒子大宇宙”系列课程。
这里是中国科学院高能物理研究所，我是邢志忠。
这次科学公开课，我们大家一起来学习和探讨一种神秘的基本粒子，它们的名字叫做中微子。
顾名思义，中微子就是电中性的微小粒子。
很多同学可能从来没有听说过中微子，但是我相信，很多同学应该听说过薛定谔的猫。
其实中微子和薛定谔的猫有很多相同之处，它们都和量子力学有非常紧密的关系。
首先，我们看一看什么是薛定谔的猫。
大家知道，薛定谔的猫是奥地利物理学家、量子力学的创始人之一薛定谔在1935年提出的一种假想实验。
什么是假想实验呢？就是你不需要在实验室做真正的实验，而是发挥你的想象力来假想一个物理过程。
大家都知道，知识就是力量。
但是爱因斯坦曾经说过：“Imagination is more important than knowledge”（想象力比知识更重要）。
现在我们就像薛定谔那样发挥自己的想象力，做一个薛定谔的猫的实验。
假设有一个封闭的盒子，里面放进去一只活猫，再放进去一瓶毒药，然后放入一种放射性原子。
放射性原子的用途就是为了打开毒药的瓶子，这样毒药就可能毒死猫。
同学们可能会好奇，为什么要选择放射性原子，而不是普通的开关？因为放射性原子不稳定，它们会分解，或者说会衰变。
我们利用放射性原子的衰变作为开关就有它的好处。
什么好处呢？我们不知道这种原子什么时候会衰变，所以就具有了不确定性。
如果你打开了盒子发现猫还活着，就说明这种原子还没有开始衰变；如果你发现猫已经死了，那毫无疑问原子已经衰变，打开了毒药瓶。
但是如果你没有打开这个盒子，你就不知道猫是死是活，这时候猫就处在两种可能的状态：要么死、要么活，我们就把这种状态叫做量子叠加态。
也就是说，在你没有打开盒子的时候，猫处在半死不活、不知死活的状态。
所以这种不确定性恰好就反映了量子力学非常令人困惑又非常令人着迷的一面。
高能所试验束介绍-中国科学院高能物理研究所
高能所试验束介绍实验物理中心 李家才试验应用平台 世界各主要高能物理实验室，在高能加速器上都建有若干条试验束（Test Beam ）。
基于加速器的粒子束流，应用研究覆盖了粒子探测器模型的束流试验和验证（模型研究，校准刻度等）；加速器的部件性能试验；在束流物理，粒子物理和核物理等领域的创新思想和新颖的实验方法的检验，或者说还不成熟的思想和实验方法的试验；不同的射线产生试验（X 射线，中子，π介子，质子和正负电子等）以及射线在材料和生物样品方面的应用试验研究。
所以说他具有试验性，原创性，是不同交叉学科的粒子束（或射线源）试验应用平台。
是可能的创新研究的生长点。
试验束是寄生模式运行，它利用储存环的长时间束流稳定储存间隔（3-4小时的对撞模式，10-12小时的同步辐射模式），使用直线加速器的剩余束流，所以说它是寄生模式运行，是对加速器束流资源的充分利用，同时也促进了加速器应用水平和运行效率的提高。
运行开放和受理，按国际合作惯例，试验束装置向各实验室开放，以提高试验束的利用率。
向全国开放，受理可能的创新试验和应用课题，培植创新研究生长点。
为了统一调配运行机时，机时申请受理机构是高能所BEPC(北京正负电子对撞机)运行协调委员会。
20世纪80年代初，郑林生先生积极推动在高能加速器的基础上建立试验束流线，并亲自领导参加了初期试验束线的设计和建造。
2000年高能所申请BEPC 的升级改造（BEPCII ），包括北京谱仪（BESII ）升级为BESIII ，所以也急需合适的试验束流对其子探测器模型做束流试验，以及其他对初级电子束流应用的要求（包括国家科学基金和科学院支持的慢正电子装置）。
BEPC 及其电子直线加速器(LINAC)的长期稳定运行也提供了有利条件。
为此，在BEPC 的电子直线加速器上改建和新建起了具有多种用途的3条束流线。
BEPCII 直线加速器的先期改造将在2004年底完成50赫芝和每秒100个强束流脉冲的调试运行，届时寄生在直线加速器上的试验束性能将大幅度提高，应用范围也将进一步扩大。
高能物理的进展
Main Improvements of BESIII
CsI Calorimeter: E/E ~ 2.3% MDC ：small cell，Al wire and He based gas P/P (1GeV) = 0.6-0.7 %@0.8T, 0.5 %@1T, dE/dx = 6 % T of TOF: Barrel 90 ps；Endcap 110 ps (RPC): Readout hits on strips ~4 cm Luminosity monitor: L/ L = 3 % SC Magnet ：1 Tesla, Rin ~ 1.32 m, L ~ 3.8 m Trigger and DAQ system which accommodate the multi-bunch and high luminosity. New electronic readout system: : one wire bus Computer system : PC farm
夸克模型和三代轻子
u d e 三代轻子： e
三代夸克:
传播子：
c s
W ,Z
t b
0
g
（电磁力） （弱力） （强力） 夸克模型很成功，1995年，t夸克也找到了，能很好 描述强子结构。中微子宽度测量的实验，支持轻子 （从而夸克）只有三代，与宇宙学的预言相符合。
高能加速器和探测器的应用非常广泛和深远。 几十年来高能物理对科学做出了重大贡献。 从1901年颁发诺贝尔奖起，已有一百多位物理 学家获得了诺贝尔物理奖，其中有41位与粒子物理 有关，是物理学中获诺贝尔奖最多的一门分支。
北京高能物理研究所
北京高能物理研究所北京高能物理研究所是中国著名的科研机构之一。
成立于1973年，是以研究和探测宇宙射线、粒子物理和强相互作用为主要方向的国家重点实验室。
该所位于北京市海淀区东路，占地面积约9000平方米。
北京高能物理研究所的主要任务是开展前沿物理、核技术和技术研究工作，同时还负责招收研究生和博士后，为培养优秀的科研人才作出贡献。
该所配备了先进的实验设备和仪器，如大型粒子加速器、大型压力容器和暗物质探测器等，这些设备为科研人员提供了良好的实验条件。
在研究方面，北京高能物理研究所主要集中在宇宙射线和粒子物理两个领域。
宇宙射线研究主要包括对宇宙射线粒子的起源、加速机制及其与宇宙的相互作用等问题的研究；而粒子物理研究则涉及到基本粒子的探测、性质研究等。
这些研究不仅对于人类对于宇宙和物质本质的认识有重要意义，还为科技发展做出了重要贡献。
北京高能物理研究所在国际学术交流方面也非常活跃。
该所与美国、欧洲、日本等国家和地区的高能物理研究机构保持着紧密的联系和合作，经常举办学术研讨会和国际合作项目。
这种交流与合作不仅促进了中国高能物理研究的发展，也使该所的研究成果能够得到广泛的认可和应用。
北京高能物理研究所在科研方面取得了许多重要的成果。
例如，在宇宙射线研究方面，该所参与了“天眼”工程，成功地发现了一些近距离的宇宙射线源；在粒子物理研究方面，该所参与了“大强子对撞机”项目，成功地探测到了希格斯玻色子等重要粒子。
总的来说，北京高能物理研究所是中国在高能物理方面的重要科研机构之一。
该所通过开展前沿物理研究、培养科研人才和国际交流与合作，不断推动中国高能物理研究的发展，同时也为人类对宇宙和物质本质的认识做出了重要贡献。
高能粒子物理实验新进展
高能粒子物理实验新进展高能粒子物理实验一直是科学界最激动人心的领域之一。
最近，几项重大的实验结果和技术突破使得这一领域更加令人兴奋。
本文将介绍其中的几个最新进展，包括实验结果的发现和技术的突破。
首先，在加速器技术方面，欧洲核子研究组织（CERN）的大型强子对撞机（LHC）是最引人注目的。
最近，LHC将其能量推向新的高度，达到13兆电子伏特（TeV），相当于单个质子的能量达到一个小时喷气式飞机在空中飞行所需的能量。
这一突破意味着科学家们可以在撞击过程中产生更高能量的粒子，进一步探索物质的基本结构和宇宙起源。
其次，实验结果方面，巨大的能量提升也产生了一些令人兴奋的新发现。
最引人注目的是2012年LHC团队宣布发现了希格斯玻色子，这是一种解释质量的基本粒子。
该发现填补了标准模型中希格斯玻色子理论存在的空白，对揭示宇宙加速膨胀机制以及引力和星系形成的重要性起到了重要作用。
此外，LHC团队最近还宣布，他们在粒子撞击中发现了一个罕见的粒子，称为“双重波冲击子”。
这是一种粒子非常稀有的产物，表明在极高能量下，粒子发生了一种非常复杂的相互作用。
科学家们认为，这一发现有助于他们更好地理解宇宙的基本规律，以及为未来研究提供了新的方向。
另一个重要的进展是在暗物质研究方面。
暗物质是组成宇宙绝大部分物质的神秘成分，但它几乎不与电磁辐射相互作用，因此对其进行观察十分困难。
最近，来自欧洲宇航局（ESA）的伽利略磁谱仪发现了来自银河系中心的一种特殊信号，被科学家们认为是暗物质的潜在证据。
这一发现为进一步研究和解释暗物质的性质提供了希望。
此外，超大型水切伦科夫望远镜（LST）的建设也是粒子物理实验的重要进展之一。
这是一种具有千米级反射面的望远镜，由多个光电倍增管组成。
LST的主要目标是探测宇宙线的极高能量来源，以及解释宇宙线在宇宙空间中的传输和演化的机制。
这一技术突破将极大地帮助科学家们更好地理解高能粒子的起源和宇宙的运行规律。
在粒子物理学世界中执着的追求——记中国科学院高能物理所郑志鹏研究员
在粒子物理学世界中执着的追求——记中国科学院高能物理
所郑志鹏研究员
苏丹
【期刊名称】《科学中国人》
【年(卷),期】2006(000)006
【摘要】20世纪是物理学辉煌的一百年．作为前沿学科的粒子物理又称高能物理．从问世以来的半个世纪发展迅猛。
中国自上世纪80年代末才有自已的高能物理实验基地．中国科学家开始登上高能物理的世界舞台，郑志鹏就是他们当中的一位。
【总页数】1页(P101)
【作者】苏丹
【作者单位】《科学中国人》记者
【正文语种】中文
【中图分类】O572.2
【相关文献】
1.世界知名的粒子物理、理论物理学家氢弹理论的开拓者之一、我国著名的社会活动家中国科协促进自然科学与社会科学联盟专委会副主任我国科学方法论研究事业的早期开拓者、反伪科学斗士中国科学院理论物理所研究员北京大学教授、博士生导师中国科学院院士何祚庥
2.从“上帝粒子”到“真理”的追寻——记中国科学院高能物理研究所副研究员梁志均
3.心藏粒子物理探秘神奇世界——记中国科学
院高能物理研究所副研究员梁志均4.执着追求无悔人生——记农业技术推广研究员高世恭5.执着追求奋力拼搏跻身世界先进科学之林——记中国科学院大连化学物理研究所热化学实验室研究员、博士生导师、著名热化学家谭志诚教授
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BESIII/BEPCII（今年7月即将运行取数） BEPCII：设计亮度提高100倍 BESIII: 高性能探测器
BESIII数据统计量与以往实验的比较
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谱学研究是人类探索与认识微观 世界自然规律的重要手段
通过对原子光谱的研究获得原子结构的知识，从而 奠定了原子物理基础 , 推动量子力学的建立和发展。
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n(udd)
p(uud) 0 (uds) + (uus) I3 0 0(uss)
-(dds)
-(dss)
质量公式预言 m- 1670 MeV 实验 m- 1672.45 0.29 MeV
建立夸克模型的关键实验:
电子轰击质子(1972)
质子并不是一个几何点。它有大小，其半径 10-13cm，电荷就分布在这样一个小空间范围 质子内部分布着大量的点电荷 定量分析表明,质子是由三个夸克组成
• 弱作用: 弱荷, W, Z0 • W, Z0 有质量，如何传播相互作用？
解决办法：
• W, Z0 与一种叫做Higgs 的粒子相互作用 • 寻找Higgs 粒子是目前粒子物理研究的首要任务
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Carlo Rubbia 1984 nobel
强相互作用: 量子色动力学
ห้องสมุดไป่ตู้
描述强相互作用的理论。 强子（参与强相互作用的粒子）由夸克组成。 夸克与胶子是有颜色的（色荷）。 “夸克渐进自由”为理论基础。
2. 研究物质之间的相互作用
物质之间已知的相互作用
• • • • 引力相互作用 电磁相互作用 弱相互作用 强相互作用 宏观(经典)作用力 微观(量子)作用力
相互作用的传播
• 所有的相互作用均通过传播子以光速传播 • 引力: 质量, 引力子(?) • 电磁力: 电荷, 光子 13
弱电统一
弱作用本质上与电磁作用是同一种力,就象电与磁是同一种 力,均可由麦克斯韦方程描述一样 弱电统一理论70年代由温伯格等提出,其基础是杨振宁与 Mills 提出的杨- Mills规范场理论 Rubbia 等80年代通过实验证实了弱电统一理论 问题：
粒子物理与天体物理和宇宙学密不可分
无穷小 无穷大
3
21世纪自然科学研究的三个最重要前沿
物 质 基 本 结 构
宇宙起源与演化
粒子物理与宇宙学：
联合与交叉
生命起源及其本质
同步辐射与中子散射:
提供关键的研究手段
4 物质科学是一切现代科学的基础
高能物理研究的范围及其要解决的基本问题:
1。寻找构成物质世界的基本元素 2。研究物质间的相互作用规律及其统一模式 3。明了基本粒子的性质 4。理解宇宙起源与演化的规律 高能物理研究涉及国家安全和经济发展的关键 技术
7 王淦昌发现反西格玛负超子
1963年, 根据大量的实验数据, 盖尔曼等猜测 这些粒子具有内部结构,并给出了计算这些粒 子质量的公式 盖尔曼的夸克模型：共有三种夸克 u,d,s
介子由（qq）构成
+ (ud ) 质子 (uud)
M. Gell-Mann 1969 Nobel
重子由（qqq）构成
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类似于元素周期表：夸克模型
1947年前，我们只知道很少的“粒子”，如质子、中子、电子、 μ子等，人们认为这些粒子就是构成物质的最小单元，称之为 “基本粒子”。 此后，在宇宙线实验和粒子加速器实验中发现了大量的粒子： π，π0，K，K0 ，K0 ，Λ，，Ξ，Δ …约几百种。 有的寿命很短，产生出来很快就蜕变成别的粒子。 问题：是不是这几百种粒子都是 “基本”的？
标准模型（EW＋QCD）的检验
以在欧洲核子物理中心（CERN）的 LEP 对 撞机上的四个实验为主，对标准模型，尤其 是弱电理论进行了大量精确检验，证明了标 准模型的巨大成功。 标准模型建立发展的三十多年中，多项获诺 贝尔物理奖。
量子色动力学（QCD）
• 在高能（>10 GeV) 下预言的“渐近自由”现象已 被大量实验所证实。“渐近自由” 的发现获得 2004 年 Nobel 奖。 • 低能下( <3GeV) 尚有待进一步实验检验，尤其 是有许多重大问题亟待实验回答：
通过对核谱的研究深入理解了原子核的内部结构 对强子谱的研究则提供了大量强子内部结构的信息， 推动了夸克模型的建立和量子色动力学的发展。
Hadron spectroscopy
The ultimate goal of studying the hadron spectroscopy is to learn the dynamics of the constituent interactions. The failure of perturbative expansion for QCD in the light hadron sector. There exist phenomenological approaches and lattice QCD (LQCD) calculations. The LQCD has experienced drastic improvements along with the fast development of computing resources. But there still exist a lot of technical difficulties in the simulation of a fully nonperturbative QCD process.
Naive Quark Model： Meson（ q q ） Baryon（q q q）
QCD predicts the new forms of hadrons:
• Multi-quark states ：Number of quarks >＝ 4 • Hybrids ： qqg，qqqg … • Glueballs ： gg， ggg …
u c t d s b
自然界中四种相互作用中的三种:
BES t-粲物理研究
｝
电弱统一理论 (EW)
量子色动力学(QCD)
17
夸克模型
在夸克模型中：
介子由（q q）构成
重子由（q q q）构成
标准模型中的基本粒子分类
夸克和轻子 （matter constituents）
• 加速器 • 核探测技术与核电子学 • 真空，微波，高频，低温，网络，自控，。。。
5
粒子物理要解决的基本问题:
1.寻找构成物质世界的基本元素
物质无限可分？ 哲学命题与科学问题的区别
• • • • 同样的问题, 近似的理论 哲学命题: 思辩 科学问题: 定量(数学), 实验 粒子物理标准模型: 一种能定量描述与解释所有实验现象 的理论
Multi-quark states, glueballs and hybrids have been searched for experimentally for a very long time, but none is established. The observation of the new forms of hadrons will be a direct test of QCD. This has been one of the important physics goals for many experiments.
e
e
10 Jerome I. Friedman 等，1992 Nobel
1974年—丁肇中、B. Richter 发现 J/ 粒子 → charm夸克 (c) mc ~ 1.5GeV J/Ψ 由(cc )构成。 1977年—L.Lederman 发现 ( 9.5GeV )
→ Beauty (Bottom) (b)
Main contents in the study of the hadron spectroscopy
• Meson spectrum（qq) • New forms of hadrons（glueballs,hybrid states, multi-quark states） • Baryon sectrum (qqq)
标准模型中唯一尚未发现的粒子
基本粒子分类（名词）常识
按质量分类 (old convention)
轻子（lepton）：例－电子（e）、中微子 介子（meson） ：例－π 介子 重子（baryon）：例－质子、中子
强子
后来，介子和重子因参加强相互作用被统称为强子。
自然界现已发现大约140种介子和大约120种重子，它们 是否还有深层结构？
Conventional meson spectrum
In the quark model framework, the Hamiltonian for a color-singlet qq system can be written as:
With an explicit form of V(r), qq spectrum can be produced. Spin-dependant forces between quarks result in fine and hyperfine structures in the hadron spectroscopy.
mb ~ 5GeV
(9.5)由(bb )构成
1994年—Fermilab，CDF组发现 Top 夸克(t)
mt ~ 176GeV
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“基本” 粒子
电荷 +2/3 -1/3 0 -1 u d 从轻到重 c s nm m
t
夸克 ( q ) b nt 轻子 ( l ) t
ne e
12
粒子物理要解决的基本问题: