欧洲核子研究中心(CERN).doc

1951年起,欧洲11个国家开始筹划成立欧洲核子研究中心CERN(anization for Nuclear Research),1954年9月CERN正式成立。CERN位于法国和瑞士交界处的日内瓦城附近,经过几十年的发展,现已有26个成员国,成为世界上最大的粒子物理研究中心。CERN的经费由各成员国分摊,所长由理事会任命,任期5年。CERN的研究人员达9000人,来自世界80多个国家的6000多名物理学家曾在此工作过。   CERN鸟瞰 CERN位于法国和瑞士交界处的日内瓦城附近 CERN的大科学装置群质子同步加速器PS1959年开始运行质子交叉储存环ISR1971年开始运行,1984年拆除超级质子同步加速器SPS1976年开始运行,1983年改造成质子-反质子对撞机SP`PS 反质子积累器AA、低能反质子环LEAR、反质子收集器AC、反质子减速器AD20世纪70年代建造 大型正负电子对撞机LEP1989年开始运行 大型强子对撞机LHC2008年运行出了事故,2009年重新开始运行 GS2005年发送第一批中微子 直线正负电子对撞机CLIC与超导质子直线加速器SPL研制中(1)质子同步加速器PS建于20世纪50年代的质子同步加速器PS(Proton Synchrotron),是CERN加速器中最老和用途最广的加速器。1959年调试完毕,从此连续运行。它的直径为200米,最高能量达GeV,一度是世界上功率最大的加速器。PS作适当修改后即可加速质子,又可加速电子或正电子。  PS隧道   PS示意图 (2)质子交叉储存环ISR质子对撞机ISR(Intersecting Storage Rings)使用交叉储存环,其能量为2×31 GeV,1971年投入运行,1984年拆除。 ISR的交叉储存环 (3)超级质子同步加速器SPS 超级质子同步加速器SPS(Super Proton Synchrotron)1971年开始建造,主加速器平均直径达2200米。1976年开始运行,能量输出300 GeV至450 GeV不等。它常被用来作质子-反质子对撞器,并为高能量电子及正电子加速。这些粒子最终被注入大型电子-正电子对撞器(LEP)。 SPS于1983年改造成能量分别为400GeV的质子-反质子对撞机SP`PS,质子和反质子可在这里加速到 270 GeV然后进行对撞,所得到的质心系能量相当于 155 TeV的静止靶加速器进行同类实验所能达到的能量。由于亮度高于同时期美国费米实验室的Tevatron-I,在竞争中占了上风。意大利物理学家鲁比亚在SP`PS上发现了Z0及W±中间玻色子,统一了弱相互作用和电磁相互作用,并为此获得1984年诺贝尔物理奖。 2007年后,SPS为大型强子对撞机(LHC)注入中子及重离子。   SPS 隧道  SPS示意图 (4)反质子积累器AA、低能反质子环LEAR、反质子收集器AC、反质子减速器AD反质子积累器AA(Antiproton Accumulator)是一台反质子源,建于20世纪70年代末。其主要任务是产生和积累高能反质子注入到SPS,以便将SPS改造成一台“质子反质子对撞机”。为了在低能时用这些反质子得到更大收获,CERN建造了一台低能反质子环LEAR(Low Energy Antiproton Ring)。反质子从反质子积累环AA中积累后引出,在质子同步加速器PS中减速,然后注入到低能反质子环LEAR进一步减速(LEAR 1982年开始运行,1996年拆除)。 反质子收集器AC(Antiproton Collector)建在反质子积累器AA附近,可将反质子的产生率提高10倍。      LEAR、AC和AA的示意图 低能反质子环LEAR  反质子收集器AC和反质子积累器AA环 后来反质子收集器AC改造为反质子减速器AD(Antiproton Decelerator),它执行反质子收集器(AC)、反质子积累器(AA)、质子同步加速器(PS)和低能反质子环(LEAR)的任务,产生反质子,将其冷却、减速,最后将其引出提供给实验。   反质子减速器AD的实验大厅 反质子减速器AD示意图 (5)大型正负电子对撞机LEP20世纪80年代,为了在与美国建造正负电子对撞机的竞争中占上风,CERN开始动工建造大型正负电子对撞机LEP(Large Electron Positron Collider),总投资6亿美元(由成员国共同承担)。LEP周长27公里,主环跨越法国和瑞士国界,占地36公顷,安装在地下50~175米的隧道中,。LEP的主环上有488块36米长的二级铁、776块四极铁、504块六级铁、504块二级校正铁、有128个高频腔。对撞区采用8块超导四极铁。1989年8月13日实现首次对