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中國(guó)要不要搶先建？伽馬光子對(duì)撞機(jī)

閱讀：654        發(fā)布時(shí)間：2018-12-17

在粒子物理前沿研究的驅(qū)動(dòng)下，人類(lèi)建造了各種類(lèi)型的對(duì)撞機(jī)。8月30日至31日召開(kāi)的香山科學(xué)會(huì)議上，科學(xué)家呼吁在中國(guó)建設(shè)一種全新的對(duì)撞機(jī)——世界*伽馬光子對(duì)撞機(jī)。

伽馬光子對(duì)撞機(jī)可以利用傳統(tǒng)加速器與高能高頻率激光發(fā)生逆康普頓散射，進(jìn)而使高亮度的伽馬光束相互碰撞。

“這種對(duì)撞機(jī)的概念30多年前就被提出，但目前上還沒(méi)有建成的伽馬光子對(duì)撞機(jī)。”來(lái)自美國(guó)國(guó)家費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的周為仁教授解釋說(shuō)，其背后有兩個(gè)原因。

一方面，激光技術(shù)發(fā)展水平不成熟，這種技術(shù)直到近幾年才得以滿(mǎn)足伽馬光子對(duì)撞機(jī)的要求。另一方面，伽馬光子對(duì)撞機(jī)的概念提出后，科學(xué)家首先想到建設(shè)高能伽馬光子對(duì)撞機(jī)，而這種對(duì)撞機(jī)的建設(shè)基礎(chǔ)是能區(qū)在80—120GeV（10億電子伏特）的高能電子加速器，后者哪怕在今天的技術(shù)條件下，預(yù)計(jì)依然需要20年才能實(shí)現(xiàn)。

如今，由中國(guó)粒子物理科學(xué)家組成的“伽馬光子對(duì)撞機(jī)研究小組”，共同提出了MeV（百萬(wàn)電子伏特）量級(jí)的低能伽馬光子對(duì)撞機(jī)建設(shè)方案。他們認(rèn)為，這種對(duì)撞機(jī)在現(xiàn)有激光技術(shù)和粒子加速器的基礎(chǔ)上就能實(shí)現(xiàn)。

 

黃永盛認(rèn)為，低能伽馬光子對(duì)撞機(jī)的建設(shè)可以帶動(dòng)國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)和人才的發(fā)展，為未來(lái)建設(shè)更高量級(jí)的伽馬光子對(duì)撞機(jī)打下基礎(chǔ)。

兩年前，要不要在中國(guó)建造大型粒子對(duì)撞機(jī)的議題曾在科學(xué)界引起巨大爭(zhēng)論。與前者相比，伽馬光子對(duì)撞機(jī)的規(guī)模要小得多。根據(jù)伽馬光子對(duì)撞機(jī)研究小組的設(shè)計(jì)方案，建設(shè)世界*低能伽馬光子對(duì)撞機(jī)，占地僅500平方米，建造成本預(yù)計(jì)1億到2億元，3到5年便能建設(shè)完成。

“上世紀(jì)80年代以來(lái)，激光功率密度飛速提升，從1016瓦每平方厘米發(fā)展到1022—1023瓦每平方厘米。”中國(guó)科學(xué)院高能物理所研究員黃永盛介紹，低能伽馬光子對(duì)撞機(jī)對(duì)激光技術(shù)要求相對(duì)較低，現(xiàn)有激光技術(shù)已可以滿(mǎn)足其門(mén)檻。

與高能伽馬光子對(duì)撞機(jī)相比，低能伽馬光子對(duì)撞機(jī)也具有*的物理學(xué)意義。例如，量子場(chǎng)論在100年前就已提出，但至今仍未得到直接實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。而MeV量級(jí)的伽馬光子對(duì)撞機(jī)可以為驗(yàn)證量子場(chǎng)論提供*的平臺(tái)。此外，伽馬光子對(duì)撞機(jī)建成后可進(jìn)行全新的實(shí)驗(yàn)，并有可能產(chǎn)生全新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

北京富瑞恒創(chuàng)科技有限公司，成立于2009年8月，成立至今已經(jīng)和國(guó)內(nèi)多家教育機(jī)構(gòu)，全國(guó)各地多家企業(yè)有過(guò)長(zhǎng)期的合作關(guān)系，專(zhuān)注于新型材料試驗(yàn)機(jī)的研究，長(zhǎng)期聘請(qǐng)清華大學(xué)精密儀器系的專(zhuān)家為技術(shù)顧問(wèn)，并成立新型材料檢測(cè)儀器研發(fā)中心。
    北京富瑞恒創(chuàng)科技有限公司是集專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)與銷(xiāo)售于一體的*股份制企業(yè)，專(zhuān)注于新型材料試驗(yàn)機(jī)的研制、材料檢測(cè)技術(shù)的提高及材料試驗(yàn)方法的創(chuàng)新，是國(guó)內(nèi)的材料試驗(yàn)檢測(cè)儀器的生產(chǎn)企業(yè)。

富瑞恒創(chuàng)儀器研發(fā)部擁有行業(yè)內(nèi)you秀的、的研發(fā)力量及技術(shù)團(tuán)隊(duì)，，并成立新型材料檢測(cè)儀器研發(fā)中心，是對(duì)推動(dòng)國(guó)內(nèi)材料檢測(cè)技術(shù)的提高和試驗(yàn)方法創(chuàng)新的重要技術(shù)保證力量。富瑞恒創(chuàng)同時(shí)還與中科院自動(dòng)化研究所、國(guó)防科技大學(xué)等全國(guó)數(shù)十所科研院所開(kāi)展緊密合作，并為中國(guó)國(guó)fang軍工企業(yè)及航天科技企業(yè)和重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室定制生產(chǎn)了大量標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試儀器。

“以前其他類(lèi)型的粒子對(duì)撞機(jī)都由其他國(guó)家建成，現(xiàn)在中國(guó)具備建成世界*伽馬光子對(duì)撞機(jī)的條件，應(yīng)盡快抓住有利時(shí)機(jī)，否則又會(huì)被其他國(guó)家搶先一步。”黃永盛說(shuō)。

不過(guò)，與會(huì)專(zhuān)家指出，雖然中國(guó)建設(shè)世界*伽馬光子對(duì)撞機(jī)的技術(shù)條件基本成熟，但其中存在的挑戰(zhàn)不容忽視。

難題之一是，上述設(shè)計(jì)方案需要雙束激光和雙束電子同時(shí)到達(dá)兩個(gè)位置并發(fā)生相撞，這需要皮秒量級(jí)的同步技術(shù)。盡管目前國(guó)內(nèi)的同步技術(shù)已高于皮秒量級(jí)，但僅應(yīng)用于單束激光和單束電子相撞，應(yīng)用于雙束激光和雙束電子相撞還需大量技術(shù)驗(yàn)證。

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