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中美在高能粒子物理探测器领域展开合作
2006年4月24日 10:34  来源:新浪科技  作者:杨孝文任秋凌

    据“物理学家组织”网站21日报道,借助美国方面提供的500万美元和中国科学院提供的200万美元资金,莱斯大学的物理学家正组织人力研制一套新型的,用于美国能源部主要粒子加速器相对论重离子对撞机(RHIC)的探测器。这个对撞机位于纽约长岛的布克海文国家实验室。这项工程是迄今为止中美两国在高能粒子物理探测器研究领域开展的最重要的一次合作。

    在未来3年时间里,莱斯大学的物理学家将领导一个国际小组,制造、安装并测试一个内含23000多个粒子探测器的圆柱形库体结构,这个库体结构位于相对论重离子对撞机的螺线管追踪器(SolenoidalTrackeratRHIC,简称STAR)内。

    莱斯大学校长大卫·利布伦(DavidLeebron)表示:“这项关于粒子物理学的研究称得上一个极好的范例:当今时代的科学研究中需要加强彼此间的合作,没有哪个研究机构——更确切地说,没有哪个国家,能够单方面承担昂贵的仪器设备或是拥有所需的专家意见。为提高人们对这一物理领域的认知程度,加强各国间的合作是十分必要的。莱斯大学全体同仁热情投入的合作项目是最有力的科学合作的典范:科学家聚到一起,针对共同感兴趣和关注的重要领域展开通力合作。”

    这项合作项目由莱斯大学的T.W.邦纳核实验室负责,共有来自中美两国的6所大学、中国的3个物理研究所和英国核实验室的数十名研究人员和技术工人参与。邦纳实验室主任比利·邦纳表示:“邦纳实验室的物理学家在15年前第一次提出研制类似的系统,然而,单是探测器的成本估计就有1200万美元左右,所以我们只能重新开始,寻找相对经济的设计方式。如果没有中国同行的帮助,这个新系统的研制工作是不可能启动的。与我们制造的任何产品原型相比,他们的探测器品质较高。中国同行对这一项目的支持和投入的热情是空前的。”

    相对论重离子对撞机是世界上功率最大的重离子对撞机。对撞机内的金原子先被剥去外层电子同时被加速到接近光速的速度,它们绕着2.4英里的环型轨道以相反的方向运行。当原子束对撞时,金原子碎片中的质子和中子会向物理学家展示夸克、胶子和其它基本物质要素的清晰面目。

    STAR飞行时间(TOF)探测器将告诉物理学界,正面撞机过程中到底产生了什么类型的带电粒子,这些带电粒子包括介子、中介子和质子。邦纳实验室高级研究员比尔·洛普表示:“我们能够看到带电粒子,甚至可以追踪它们的飞行路线,但如果不能获知它们的飞行时间,通常情况下,我们是不可能加以分辨的。”借助STAR飞行时间探测器提供的信息,物理学家可以测定对撞中产生的每一个带电粒子的质量,从而确定粒子的身份。

    这个将在中国制造的多气隙电阻板室技术探测器,由7个长方形的玻璃组成,每一块被一个薄的充满氟利昂气体的电阻板室隔开。当带电粒子穿过这个探测器的时候,电离作用将移走电子,探测器内部强大的电场随之触发“雪崩”,产生可以测量的信号。由莱斯大学、奥斯汀的德克萨斯大学、洛杉矶的加利福尼亚大学和休斯顿的蓝天电子公司共同制造的最新最尖端的电子设备,能够将对撞时间精确到一万亿分之一百秒。他们可以将信息转换成可记录的数字信号,以备大量的分析使用。

    邦纳实验室研究科学家、STAR飞行时间项目负责人吉尔利·伊普雷表示:“制造这些探测器是一项浩大的工程,美国方面将负责制造2300多个用于该系统的电子板。安装和测试任务将在奥斯汀的德克萨斯大学进行。每年夏季,当相对论重离子对撞机关闭的时候,我们将尽可能多地安装探测器,我们希望这项工程可以在2009年完成。”

    参与中美合作项目的研究机构包括莱斯大学、奥斯汀的德克萨斯大学、加利福尼亚大学洛杉矶分校、中国武汉的粒子物理研究所、中国兰州的近代物理研究所、上海应用物理研究所、北京清华大学、合肥的中国科学技术大学以及北京高能物理研究所。

  

    

    

    

 
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