热点关注:  
放射性同位素 粒子加速器 辐照杀菌 无损检测 高新核材 辐射成像 放射诊疗 辐射育种 食品辐照保鲜 废水辐照 X射线 中广核技 中国同辐

SuperKEKB 对撞机亮度打破世界纪录

2020-06-28 09:50          电子加速器 电子加速器
6月15日,日本高能加速器研究中心(KEK)的SuperKEKB对撞机取得了2.226×10^34 cm^-2s^-1的瞬时亮度。该亮度刷新了此前由欧洲核子研究中心(CERN)的大型强子对撞机(LHC)于2018年创造的2.14 ×10^34 cm^-2s^-1的记录。6月21日, SuperKEKB对撞机亮度进一步提高,达到2.40×10^34 cm^-2s^-1的瞬时亮度。

SuperKEKB对撞机的成就是包括中国在内的世界各国通力合作的结晶,也为我国新一代对撞机的设计建造提供了思路。工作在该装置上的Belle II探测器由Belle II国际合作组建造,该合作组聚集了全世界26个国家和地区115个研究单位的约1000名物理学家和工程师,从事标准模型的精确检验及超出标准模型新物理的寻找等开放性前沿课题的研究。超高亮度的SuperKEKB是采集海量实验数据,研究稀有过程的保障,为Belle II合作组的物理学家们探索自然创造了前所未有的条件。

我国自1997年与KEK签署协议参加B介子工厂——KEKB及Belle实验的合作,2010年开始参加了上述实验的升级工作。Belle II中国组目前包括中国科学院高能物理研究所、中国科学技术大学、北京大学、复旦大学等九个单位,在Belle II实验的设计与建造、调试与运行维护、软件开发与科学计算等方面都作出了重要贡献,我国将重点参与B介子物理、中性D介子混合与CP破坏和奇特强子态的研究。

日本高能加速器研究机构位于日本筑波市,是世界上主要的高能物理研究中心之一。SuperKEKB对撞机是该中心运行的大型超高亮度非对称正负电子对撞装置,其对撞能量瞄准B介子能区,被称作超级B介子工厂。其前身KEKB对撞机在1999-2010年运行期间也曾创造并长期保持了对撞亮度的世界纪录,直到2018年被LHC对撞机在p-p对撞中赶超。

对撞亮度是指粒子束团对撞过程中,单位时间单位横截面内发生对撞的粒子数量。因此,更高的亮度意味着更高的数据采集能力,是对撞机最核心的性能指标之一。SuperKEKB的设计亮度高达8 ×10^35 cm^-2s^-1,是当前亮度记录的约40倍。为保证这一史无前例的技术指标能够顺利实现,SuperKEKB计划使用的束流强度约为KEKB的两倍,在设计上则首次采用了新的“纳米束”方案(“nano-beam” scheme),即在正负电子束团对撞区域,通过两个超导四极磁铁提供的磁场,压缩束团垂直方向的尺寸至50纳米左右(即一个普通病毒的尺寸),使束团垂直方向变得更致密,同时增大正负束团水平交叉角,以减小交叉面积,从而在束团长度不变的情况下增加对撞的有效截面,提高对撞亮度。

目前,获取亮度记录时应用的束流强度仍只相当于KEKB的1/3至1/2;束团垂直方向的尺寸压缩至220纳米左右。这意味着SuperKEKB的亮度在未来还有很大的上升空间。


SuperKEKB对撞机亮度达到2.40×10^34 cm^-2s^-1的瞬时亮度

新的“纳米束”方案(“nano-beam” scheme)



推荐阅读

我院院士专家团队成员马文君及院长颜学庆在强激光驱动的超重离子加速及诊断研究中取得重要进展

近日,北京大学物理学院、核物理与核技术国家重点实验室马文君研究员、颜学庆教授与韩国基础科学研究院IlWooChoi研究员、ChangHeeNam教授等合作,在强激光驱动的超重离子加速及诊断研究中取得重要进展。 2021-06-14

大型强子对撞机底夸克侦测器测量粒子之间的微小质量差异

LHCb(大型强子对撞机底夸克侦测)合作项目已经测量了D1和D2介子之间的微小质量差异,这是D0粒子及其反粒子的量子叠加的一种表现形式。这种质量差异控制着D0粒子振荡成反粒子后的速度。 2021-06-10

科学奇迹!“两弹一星”到底是怎么研制出来的?

“中国(穷得)三个人穿一条裤子,二十年也搞不出原子弹;中国种的是‘蘑菇云’,收获的是‘鹅卵石’。”但就在苏联毁约停援5年后,1964年,我国第一颗原子弹在大漠深处爆炸。若苏联领导人赫鲁晓夫获知这一结果,或许会为当初的断言懊恼不已。 2021-06-09

高能同步辐射光源项目注入器建筑取得阶段性进展

5月24日,中科院高能所高能同步辐射光源(HEPS)注入器建筑取得阶段性进展,其中,增强器隧道完成最后一段顶板浇筑,主体结构闭合成环。6月1日,直线加速器隧道建筑交付使用。 2021-06-09

新研究利用大型强子对撞机创造出宇宙中第一种物质

在近期的一项新研究中,欧洲科学家团队利用大型强子对撞机 (LHC) 以 99 9999991% 的光速将铅粒子碰撞在一起,创造出了宇宙大爆炸后出现的第一种物质。 2021-06-08

阅读排行榜