科学专著·大科学工程 ：北京正负电子对撞机重大改造工程加速器的设计与研制 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张闯，马力 编

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• 工程技术
• 物理学
• 北京正负电子对撞机
• 重大工程
• 科学专著
• 粒子物理

出版社： 上海科学技术出版社

ISBN：9787547823194

版次：1

商品编码：11686955

包装：精装

丛书名： 科学专著·大科学工程

开本：16开

出版时间：2015-04-01

用纸：胶版纸

页数：863

字数：1100000

正文语种：中文

内容简介

　　北京正负电子对撞机重大改造工程（BEPCII）是我国“十一五”期间投资建设的重大科技基础设施，包括加速器和探测器两大部分。BEPCII加速器瞄准国际高能加速器发展前沿，采用先进的正负电子双环大交叉角对撞的方案，发展了一系列具有国际先进水平的加速器技术，设计研制成功了数百台高技术设备，成为τ-粲能区世界上对撞亮度最高的对撞机，在国际粒子加速器的高亮度前沿占据了一席之地。
　　《北京正负电子对撞机重大改造工程加速器的设计与研制》全面介绍了BEPCII加速器的科学目标、物理设计、技术路线、研制内容、测试结果和调束运行，包括注入器电子直线加速器、储存环磁聚焦结构、阻抗和束流不稳定性、射频系统、注入系统、磁铁系统、磁铁电源系统、真空系统、控制系统、束流测量系统、对撞区系统、机械及准直系统、低温系统、辐射防护系统、通用设施、调束和运行等各个方面。
　　《北京正负电子对撞机重大改造工程加速器的设计与研制》由参加BEPCII加速器设计与研制全过程的科技人员撰写，对于从事粒子加速器及其相关专业，包括束流物理、电磁场、微波技术、电磁铁、稳恒电源、特种磁铁及其电源、真空技术、快电子学、计算机控制与软件、机械设计与制造、准直测量、低温超导等方面的科研人员和青年学生具有重要的参考价值，也可供技术开发人员和科研管理人员在工作中参考。

作者简介

　　张闯，1944年生，1968年毕业于清华大学工程物理系加速器专业，现为中国科学院高能物理研究所研究员。先后参加北京质子同步加速器的设计研究、北京正负电子对撞机的设计研究与运行改进，以及散裂中子源方面的研究。曾在美国费米加速器实验室、布鲁克黑文国家实验室，日本高能加速器研究机构和欧洲核子研究中心访问工作。担任北京正负电子对撞机重大改造工程副经理，负责加速器设计研究和工程建设。
　　
　　马力，1951年生，1976年毕业于中国科学技术大学近代物理系，现为中国科学院高能物理研究所研究员，中国散裂中子源工程常务副经理。先后参加了国内外多台粒子加速器和对撞机的注入引出、束流测量、束流反馈等系统的设计和建造工作。曾在美国布鲁克黑文国家实验室和日本高能加速器研究机构做访问学者。负责并组织完成了对北京正负电子对撞机束流测量系统的改进。担任北京正负电子对撞机重大改造工程储存环分总体主任，全面负责储存环的设计和建造。

目录

第1章 总论
第2章 注入器改造
第3章 磁聚焦结构设计
第4章 阻抗和束流不稳定性
第5章 射频系统
第6章 注入系统
第7章 磁铁系统
第8章 磁铁电源系统
第9章 真空系统
第10章 控制系统
第11章 束流测量系统
第12章 对撞区系统
第13章 机械及准直系统
第14章 低温系统
第15章 辐射防护系统
第16章 通用设施
第17章 调束和运行
附录
索引
后记

宇宙深处的低语：粒子物理学前沿探索 本书聚焦于人类认知边界的拓展，深入剖析当前粒子物理学最前沿的理论构建、实验技术突破以及对宇宙基本规律的终极追问。 本书摒弃对特定大型加速器工程细节的详述，转而将视野投向更为宏大和基础的物理学命题，为读者构建一个理解高能物理学核心议题的认知框架。 第一部分：标准模型的再审视与超越 标准模型是描述电磁力、弱核力和强核力的精妙框架，它成功地统一了电磁力和弱核力，并精确预言了夸克和轻子的存在。然而，我们深知，这个模型并非终极理论。 1. 质量的起源与希格斯机制的局限性： 本书首先回顾了希格斯机制如何赋予基本粒子质量，并详细探讨了目前实验中对希格斯玻色子性质的精确测量结果。重点在于分析标准模型对质量等级（Hierarchy Problem）的解释失效性。为什么电弱尺度（约100 GeV）的尺度与普朗克尺度（引力尺度，约$10^{19}$ GeV）之间存在如此巨大的差距？我们审视了超对称理论（SUSY）作为一种潜在的自然性解决方案，探讨了其最低阶预测（如CPT对称性破缺和轻子味的混合）与当前LHC数据的严格限制。我们不会聚焦于某个特定对撞机的设计细节，而是关注如何通过新型探测技术来筛选出超对称粒子的“开启信号”——例如，如何设计能够区分标准模型背景噪声与微弱新物理信号的高精度量能器和轨迹跟踪系统的设计哲学。 2. 费米子质量的层级问题（Flavor Puzzle）： 标准模型中，六种夸克和六种轻子的质量跨越了惊人的十个数量级。目前的理论缺乏一个机制来解释这种代际之间的质量差异。本书将深入探讨“口味物理学”（Flavor Physics）的前沿，包括B物理中的异常现象，例如$B o K^ mu^+ mu^-$ 衰变中“Lmuon的异常”（$R_K$ 异常）等，它们可能暗示着某种尚未被标准模型完全描述的新矢量规范玻色子或暗物质的轻量级媒介子的存在。这里的探讨集中于实验对衰变角分布的敏感度，而非产生这些衰变的机器本身。 3. 中微子的奥秘： 中微子质量的存在是标准模型必须修正的明确证据。本书将详述中微子振荡实验（如Super-Kamiokande, IceCube等）如何确立了中微子具有质量。我们着重分析大质量和轻质量中微子之间的质量排序（正常排序或反常排序）对宇宙学和粒子物理学的影响。关于质量起源的理论，如跷跷板机制（Seesaw Mechanism）将被详细阐述，特别是涉及“惰性中微子”（Sterile Neutrinos）的搜索策略，这些策略依赖于极低能级的信号捕捉技术和极高纯度的背景环境构建。 第二部分：寻找暗物质与暗能量 粒子物理学的边界不再局限于可观测的四种基本力；宇宙中约95%的能量和物质组成了我们无法直接观察的暗部分。 1. 暗物质的直接与间接探测： 本书不讨论特定加速器对生产重力子的能力，而是侧重于直接探测的物理机制。我们将比较不同思路的实验设计： 低能散射实验（如氙基或氩基漂移室）： 探讨如何通过优化液态稀有气体纯度、降低环境本底（特别是伽马射线和中子）来提高对WIMP（弱相互作用重粒子）的最小可探测截面。重点在于电离信号和闪烁信号的时间分辨技术。 轴子（Axion）搜索： 详细分析超导谐振腔技术如何将微弱的暗物质场转化为可测量的微波光子，这是一种与高能对撞完全不同的探测范式。 2. 暗能量与时空结构的演化： 暗能量驱动着宇宙加速膨胀。本书探讨了如何通过大尺度结构（LSS）的精确测量和超新星光度曲线的精细拟合来约束暗能量的状态方程（$w$参数）。我们将分析下一代大型巡天项目（如LSST）在测量宇宙学扰动时的理论基础，包括如何从数据中剥离出重力透镜效应和系统误差，以期发现暗能量是否为随时间变化的动态场（Quintessence）。 第三部分：量子引力与额外维度 超越标准模型和暗物质的范畴，物理学面临着将量子力学与广义相对论统一的终极挑战。 1. 弦理论与M理论的几何启示： 本书简要概述了弦理论的基本概念，特别是紧化（Compactification）机制如何产生我们所见的四维时空。重点在于探讨卡拉比-丘流形（Calabi-Yau Manifolds）的拓扑结构如何编码了标准模型中的粒子谱和耦合常数。我们讨论了如何通过膜（Branes）的理论构建来解释物质和力的分离，以及这些理论对低能引力效应的潜在可检验性。 2. 微小额外维度的信号： 如果存在额外的空间维度，引力可能会在极小的距离尺度上变得更强。本书讨论了布兰涅世界（Brane World Scenarios）的可能性，并分析了微型黑洞的产生在理论上的约束。虽然加速器可能难以产生可观测的微型黑洞，但本书侧重于分析高能宇宙射线与大气相互作用时，是否可能通过额外维度的“泄露效应”产生特定的截断信号或异常的粒子衰变模式。 3. 时空结构的新视角： 最后，我们探讨了对时空几何本质的更激进的思考，例如圈量子引力（Loop Quantum Gravity）对普朗克尺度下时空是否是“离散”的预测。这部分将着重于理论框架如何指导我们设计能够探测到“时空量子化噪声”的极高精度时频基准实验。 本书旨在为所有对物理学基本规律怀有好奇心的读者，提供一个前瞻性的、理论驱动的视角，去理解我们正在如何一步步揭开宇宙最深层次的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

从封面上那几个醒目的字就能看出，这绝对是一本硬核的学术专著，主打“大科学工程”的概念，聚焦于北京正负电子对撞机（BEPC）的重大改造工程，特别是其核心部分——加速器的设计与研制。我个人对这种能够体现国家科技实力的重大工程项目一直充满好奇，总觉得它们是衡量一个国家综合国力的重要标志。这本书的标题就直接点出了工程的“重大改造”性质，这意味着它不是从零开始的全新建造，而是对现有设施进行升级换代，这本身就充满了挑战。改造过程中，必然会涉及到如何在不影响原有功能的前提下，引入新的技术，解决旧有设备的瓶颈，甚至需要对整个系统进行颠覆性的革新。而“加速器的设计与研制”更是工程的核心技术所在，它直接关系到对撞机的性能和运行效率。我很好奇，在设计过程中，科学家们是如何权衡各种技术方案的？在研制过程中，又会遇到哪些前所未有的技术难题？这本书的出现，无疑为我们提供了一个深入了解这一国家级重大工程的机会，让我能够有机会触及到最前沿的科学技术实践，感受中国科学家们的智慧与汗水。

评分☆☆☆☆☆

刚翻开这本书，就立刻被一种严谨而富有逻辑的叙述风格所吸引。它不像一般的科普书籍那样，用通俗易懂的比喻来解释深奥的原理，而是直接深入到技术的核心，层层剥茧，将一个复杂的大科学工程——北京正负电子对撞机重大改造工程加速器的设计与研制过程，梳理得井井有条。书中的每一个章节，都仿佛是经过精心的组织和编排，从项目的背景、目标，到具体的设计理念、关键技术突破，再到最终的研制过程中的每一个细节，都一一呈现。我虽然不是工程领域的专业人士，但通过阅读，我能够感受到作者们在文字中所传达出的那种高度的专业性和严谨性。他们用精准的术语，描述着那些令人惊叹的技术细节，让我得以窥见一个大型科研项目的运作机制，以及其中蕴含的科学思想和工程智慧。这本书给我最大的感受是，它不是在“讲故事”，而是在“呈现事实”，是在用最真实、最客观的数据和论证，来展现一项国家级重大工程的诞生过程。我期待着在这本书中，能够理解到那些看似遥不可及的科学技术，究竟是如何一步步被攻克，最终化为强大的科技力量的。

评分☆☆☆☆☆

我对这类命名严谨、内容扎实的科技专著情有独钟，尤其是当它聚焦于“大科学工程”这一体现国家科技实力和前沿探索的领域时。这本书——《科学专著·大科学工程：北京正负电子对撞机重大改造工程加速器的设计与研制》，单看书名就足以让人感受到一种浓厚的学术氛围和工程的宏大叙事。它不仅仅是关于一项工程的简单介绍，更像是对中国在粒子加速器领域技术实力的一次集中展现。特别是“重大改造工程”这几个字，暗示着在原有基础上进行的技术革新和性能提升，这其中必然涉及到对现有技术的深刻理解，以及对未来发展趋势的准确把握。而“加速器的设计与研制”则是工程的核心环节，其复杂性和技术含量不言而喻。我非常好奇，在这个过程中，科学家们是如何将理论研究转化为实际工程应用的？他们是如何克服那些在常规工程中难以想象的技术难题？这本书的出版，无疑为我们提供了一个近距离观察和学习中国顶尖科研项目运作机制的绝佳机会，让我得以一窥科学探索的深度和工程实践的艰辛，以及最终的辉煌成就。

评分☆☆☆☆☆

这部《科学专著·大科学工程》的 title 极其具体，直接点明了“北京正负电子对撞机重大改造工程加速器的设计与研制”这个宏大的主题。我之所以对这类书籍产生浓厚兴趣，是因为它们往往能展现出人类智慧的巅峰和科技发展的脉搏。想象一下，一个如此庞大、复杂的科学装置，从最初的概念设想到最终的成功运行，中间需要多少个日夜的辛勤付出，多少次的试验与失败，多少次的理论推演与验证？尤其是“重大改造工程”，这比从零开始建造更是难上加难，需要在原有基础上进行优化、升级，解决现有技术的局限性，同时又要保证改造的稳定性和可靠性，这其中的技术难度和工程挑战可想而知。而“加速器的设计与研制”又是整个工程的重中之重，它是整个对撞机的“心脏”和“大脑”，其性能直接决定了整个项目的成败。我期待在这本书中，能够看到那些令人惊叹的设计理念、突破性的技术创新，以及中国科学家们如何凭借着坚韧不拔的毅力和卓越的才能，克服重重困难，最终将这项具有里程碑意义的工程变为现实。

评分☆☆☆☆☆

这本《科学专著·大科学工程：北京正负电子对撞机重大改造工程加速器的设计与研制》的封面设计就透着一股沉甸甸的科学感，那是一种经过严谨推敲、无数次实验验证才得以呈现的厚重。我拿到书的时候，首先被它精美的印刷和扎实的纸张所打动，这绝非是一本随随便便就能出版的科普读物，它更像是一件凝聚了大量心血的工业艺术品。我虽然不是物理学专业的，但对大科学工程一直抱有浓厚的兴趣，总觉得这些庞大的装置背后，隐藏着人类探索未知宇宙奥秘的伟大梦想。这本书的标题——“北京正负电子对撞机重大改造工程加速器的设计与研制”，光是读起来就让人感受到一种规模宏大、技术尖端的冲击力。我尤其好奇的是，一个“重大改造工程”究竟需要克服多少技术难题？从零开始的设计，到最终的研制成功，中间会经历多少次的迭代和优化？那些复杂的电路图、精密的机械结构，又将如何在一张张图纸上变成现实？这本书的出现，恰好满足了我对这些疑问的渴望，它仿佛是一扇门，将我引向了那个充满挑战与智慧的科学殿堂。我想，这本书一定不仅仅是关于一项工程的简单记录，更是一部关于中国科学家们如何用智慧和毅力，将最前沿的科学理论转化为实际应用，并推动国家科技进步的史诗。