科學專著·大科學工程 ：北京正負電子對撞機重大改造工程加速器的設計與研製 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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張闖，馬力 編

圖書標籤:

• 加速器
• 正負電子對撞機
• 大科學工程
• 科學史
• 工程技術
• 物理學
• 北京正負電子對撞機
• 重大工程
• 科學專著
• 粒子物理

齣版社： 上海科學技術齣版社

ISBN：9787547823194

版次：1

商品編碼：11686955

包裝：精裝

叢書名： 科學專著·大科學工程

開本：16開

齣版時間：2015-04-01

用紙：膠版紙

頁數：863

字數：1100000

正文語種：中文

內容簡介

　　北京正負電子對撞機重大改造工程（BEPCII）是我國“十一五”期間投資建設的重大科技基礎設施，包括加速器和探測器兩大部分。BEPCII加速器瞄準國際高能加速器發展前沿，采用先進的正負電子雙環大交叉角對撞的方案，發展瞭一係列具有國際先進水平的加速器技術，設計研製成功瞭數百颱高技術設備，成為τ-粲能區世界上對撞亮度最高的對撞機，在國際粒子加速器的高亮度前沿占據瞭一席之地。
　　《北京正負電子對撞機重大改造工程加速器的設計與研製》全麵介紹瞭BEPCII加速器的科學目標、物理設計、技術路綫、研製內容、測試結果和調束運行，包括注入器電子直綫加速器、儲存環磁聚焦結構、阻抗和束流不穩定性、射頻係統、注入係統、磁鐵係統、磁鐵電源係統、真空係統、控製係統、束流測量係統、對撞區係統、機械及準直係統、低溫係統、輻射防護係統、通用設施、調束和運行等各個方麵。
　　《北京正負電子對撞機重大改造工程加速器的設計與研製》由參加BEPCII加速器設計與研製全過程的科技人員撰寫，對於從事粒子加速器及其相關專業，包括束流物理、電磁場、微波技術、電磁鐵、穩恒電源、特種磁鐵及其電源、真空技術、快電子學、計算機控製與軟件、機械設計與製造、準直測量、低溫超導等方麵的科研人員和青年學生具有重要的參考價值，也可供技術開發人員和科研管理人員在工作中參考。

作者簡介

　　張闖，1944年生，1968年畢業於清華大學工程物理係加速器專業，現為中國科學院高能物理研究所研究員。先後參加北京質子同步加速器的設計研究、北京正負電子對撞機的設計研究與運行改進，以及散裂中子源方麵的研究。曾在美國費米加速器實驗室、布魯剋黑文國傢實驗室，日本高能加速器研究機構和歐洲核子研究中心訪問工作。擔任北京正負電子對撞機重大改造工程副經理，負責加速器設計研究和工程建設。
　　
　　馬力，1951年生，1976年畢業於中國科學技術大學近代物理係，現為中國科學院高能物理研究所研究員，中國散裂中子源工程常務副經理。先後參加瞭國內外多颱粒子加速器和對撞機的注入引齣、束流測量、束流反饋等係統的設計和建造工作。曾在美國布魯剋黑文國傢實驗室和日本高能加速器研究機構做訪問學者。負責並組織完成瞭對北京正負電子對撞機束流測量係統的改進。擔任北京正負電子對撞機重大改造工程儲存環分總體主任，全麵負責儲存環的設計和建造。

目錄

第1章 總論
第2章 注入器改造
第3章 磁聚焦結構設計
第4章 阻抗和束流不穩定性
第5章 射頻係統
第6章 注入係統
第7章 磁鐵係統
第8章 磁鐵電源係統
第9章 真空係統
第10章 控製係統
第11章 束流測量係統
第12章 對撞區係統
第13章 機械及準直係統
第14章 低溫係統
第15章 輻射防護係統
第16章 通用設施
第17章 調束和運行
附錄
索引
後記

宇宙深處的低語：粒子物理學前沿探索 本書聚焦於人類認知邊界的拓展，深入剖析當前粒子物理學最前沿的理論構建、實驗技術突破以及對宇宙基本規律的終極追問。 本書摒棄對特定大型加速器工程細節的詳述，轉而將視野投嚮更為宏大和基礎的物理學命題，為讀者構建一個理解高能物理學核心議題的認知框架。 第一部分：標準模型的再審視與超越 標準模型是描述電磁力、弱核力和強核力的精妙框架，它成功地統一瞭電磁力和弱核力，並精確預言瞭誇剋和輕子的存在。然而，我們深知，這個模型並非終極理論。 1. 質量的起源與希格斯機製的局限性： 本書首先迴顧瞭希格斯機製如何賦予基本粒子質量，並詳細探討瞭目前實驗中對希格斯玻色子性質的精確測量結果。重點在於分析標準模型對質量等級（Hierarchy Problem）的解釋失效性。為什麼電弱尺度（約100 GeV）的尺度與普朗剋尺度（引力尺度，約$10^{19}$ GeV）之間存在如此巨大的差距？我們審視瞭超對稱理論（SUSY）作為一種潛在的自然性解決方案，探討瞭其最低階預測（如CPT對稱性破缺和輕子味的混閤）與當前LHC數據的嚴格限製。我們不會聚焦於某個特定對撞機的設計細節，而是關注如何通過新型探測技術來篩選齣超對稱粒子的“開啓信號”——例如，如何設計能夠區分標準模型背景噪聲與微弱新物理信號的高精度量能器和軌跡跟蹤係統的設計哲學。 2. 費米子質量的層級問題（Flavor Puzzle）： 標準模型中，六種誇剋和六種輕子的質量跨越瞭驚人的十個數量級。目前的理論缺乏一個機製來解釋這種代際之間的質量差異。本書將深入探討“口味物理學”（Flavor Physics）的前沿，包括B物理中的異常現象，例如$B o K^ mu^+ mu^-$ 衰變中“Lmuon的異常”（$R_K$ 異常）等，它們可能暗示著某種尚未被標準模型完全描述的新矢量規範玻色子或暗物質的輕量級媒介子的存在。這裏的探討集中於實驗對衰變角分布的敏感度，而非産生這些衰變的機器本身。 3. 中微子的奧秘： 中微子質量的存在是標準模型必須修正的明確證據。本書將詳述中微子振蕩實驗（如Super-Kamiokande, IceCube等）如何確立瞭中微子具有質量。我們著重分析大質量和輕質量中微子之間的質量排序（正常排序或反常排序）對宇宙學和粒子物理學的影響。關於質量起源的理論，如蹺蹺闆機製（Seesaw Mechanism）將被詳細闡述，特彆是涉及“惰性中微子”（Sterile Neutrinos）的搜索策略，這些策略依賴於極低能級的信號捕捉技術和極高純度的背景環境構建。 第二部分：尋找暗物質與暗能量 粒子物理學的邊界不再局限於可觀測的四種基本力；宇宙中約95%的能量和物質組成瞭我們無法直接觀察的暗部分。 1. 暗物質的直接與間接探測： 本書不討論特定加速器對生産重力子的能力，而是側重於直接探測的物理機製。我們將比較不同思路的實驗設計： 低能散射實驗（如氙基或氬基漂移室）： 探討如何通過優化液態稀有氣體純度、降低環境本底（特彆是伽馬射綫和中子）來提高對WIMP（弱相互作用重粒子）的最小可探測截麵。重點在於電離信號和閃爍信號的時間分辨技術。 軸子（Axion）搜索： 詳細分析超導諧振腔技術如何將微弱的暗物質場轉化為可測量的微波光子，這是一種與高能對撞完全不同的探測範式。 2. 暗能量與時空結構的演化： 暗能量驅動著宇宙加速膨脹。本書探討瞭如何通過大尺度結構（LSS）的精確測量和超新星光度麯綫的精細擬閤來約束暗能量的狀態方程（$w$參數）。我們將分析下一代大型巡天項目（如LSST）在測量宇宙學擾動時的理論基礎，包括如何從數據中剝離齣重力透鏡效應和係統誤差，以期發現暗能量是否為隨時間變化的動態場（Quintessence）。 第三部分：量子引力與額外維度 超越標準模型和暗物質的範疇，物理學麵臨著將量子力學與廣義相對論統一的終極挑戰。 1. 弦理論與M理論的幾何啓示： 本書簡要概述瞭弦理論的基本概念，特彆是緊化（Compactification）機製如何産生我們所見的四維時空。重點在於探討卡拉比-丘流形（Calabi-Yau Manifolds）的拓撲結構如何編碼瞭標準模型中的粒子譜和耦閤常數。我們討論瞭如何通過膜（Branes）的理論構建來解釋物質和力的分離，以及這些理論對低能引力效應的潛在可檢驗性。 2. 微小額外維度的信號： 如果存在額外的空間維度，引力可能會在極小的距離尺度上變得更強。本書討論瞭布蘭涅世界（Brane World Scenarios）的可能性，並分析瞭微型黑洞的産生在理論上的約束。雖然加速器可能難以産生可觀測的微型黑洞，但本書側重於分析高能宇宙射綫與大氣相互作用時，是否可能通過額外維度的“泄露效應”産生特定的截斷信號或異常的粒子衰變模式。 3. 時空結構的新視角： 最後，我們探討瞭對時空幾何本質的更激進的思考，例如圈量子引力（Loop Quantum Gravity）對普朗剋尺度下時空是否是“離散”的預測。這部分將著重於理論框架如何指導我們設計能夠探測到“時空量子化噪聲”的極高精度時頻基準實驗。 本書旨在為所有對物理學基本規律懷有好奇心的讀者，提供一個前瞻性的、理論驅動的視角，去理解我們正在如何一步步揭開宇宙最深層次的奧秘。

評分☆☆☆☆☆

這部《科學專著·大科學工程》的 title 極其具體，直接點明瞭“北京正負電子對撞機重大改造工程加速器的設計與研製”這個宏大的主題。我之所以對這類書籍産生濃厚興趣，是因為它們往往能展現齣人類智慧的巔峰和科技發展的脈搏。想象一下，一個如此龐大、復雜的科學裝置，從最初的概念設想到最終的成功運行，中間需要多少個日夜的辛勤付齣，多少次的試驗與失敗，多少次的理論推演與驗證？尤其是“重大改造工程”，這比從零開始建造更是難上加難，需要在原有基礎上進行優化、升級，解決現有技術的局限性，同時又要保證改造的穩定性和可靠性，這其中的技術難度和工程挑戰可想而知。而“加速器的設計與研製”又是整個工程的重中之重，它是整個對撞機的“心髒”和“大腦”，其性能直接決定瞭整個項目的成敗。我期待在這本書中，能夠看到那些令人驚嘆的設計理念、突破性的技術創新，以及中國科學傢們如何憑藉著堅韌不拔的毅力和卓越的纔能，剋服重重睏難，最終將這項具有裏程碑意義的工程變為現實。

評分☆☆☆☆☆

我對這類命名嚴謹、內容紮實的科技專著情有獨鍾，尤其是當它聚焦於“大科學工程”這一體現國傢科技實力和前沿探索的領域時。這本書——《科學專著·大科學工程：北京正負電子對撞機重大改造工程加速器的設計與研製》，單看書名就足以讓人感受到一種濃厚的學術氛圍和工程的宏大敘事。它不僅僅是關於一項工程的簡單介紹，更像是對中國在粒子加速器領域技術實力的一次集中展現。特彆是“重大改造工程”這幾個字，暗示著在原有基礎上進行的技術革新和性能提升，這其中必然涉及到對現有技術的深刻理解，以及對未來發展趨勢的準確把握。而“加速器的設計與研製”則是工程的核心環節，其復雜性和技術含量不言而喻。我非常好奇，在這個過程中，科學傢們是如何將理論研究轉化為實際工程應用的？他們是如何剋服那些在常規工程中難以想象的技術難題？這本書的齣版，無疑為我們提供瞭一個近距離觀察和學習中國頂尖科研項目運作機製的絕佳機會，讓我得以一窺科學探索的深度和工程實踐的艱辛，以及最終的輝煌成就。

評分☆☆☆☆☆

這本《科學專著·大科學工程：北京正負電子對撞機重大改造工程加速器的設計與研製》的封麵設計就透著一股沉甸甸的科學感，那是一種經過嚴謹推敲、無數次實驗驗證纔得以呈現的厚重。我拿到書的時候，首先被它精美的印刷和紮實的紙張所打動，這絕非是一本隨隨便便就能齣版的科普讀物，它更像是一件凝聚瞭大量心血的工業藝術品。我雖然不是物理學專業的，但對大科學工程一直抱有濃厚的興趣，總覺得這些龐大的裝置背後，隱藏著人類探索未知宇宙奧秘的偉大夢想。這本書的標題——“北京正負電子對撞機重大改造工程加速器的設計與研製”，光是讀起來就讓人感受到一種規模宏大、技術尖端的衝擊力。我尤其好奇的是，一個“重大改造工程”究竟需要剋服多少技術難題？從零開始的設計，到最終的研製成功，中間會經曆多少次的迭代和優化？那些復雜的電路圖、精密的機械結構，又將如何在一張張圖紙上變成現實？這本書的齣現，恰好滿足瞭我對這些疑問的渴望，它仿佛是一扇門，將我引嚮瞭那個充滿挑戰與智慧的科學殿堂。我想，這本書一定不僅僅是關於一項工程的簡單記錄，更是一部關於中國科學傢們如何用智慧和毅力，將最前沿的科學理論轉化為實際應用，並推動國傢科技進步的史詩。

評分☆☆☆☆☆

從封麵上那幾個醒目的字就能看齣，這絕對是一本硬核的學術專著，主打“大科學工程”的概念，聚焦於北京正負電子對撞機（BEPC）的重大改造工程，特彆是其核心部分——加速器的設計與研製。我個人對這種能夠體現國傢科技實力的重大工程項目一直充滿好奇，總覺得它們是衡量一個國傢綜閤國力的重要標誌。這本書的標題就直接點齣瞭工程的“重大改造”性質，這意味著它不是從零開始的全新建造，而是對現有設施進行升級換代，這本身就充滿瞭挑戰。改造過程中，必然會涉及到如何在不影響原有功能的前提下，引入新的技術，解決舊有設備的瓶頸，甚至需要對整個係統進行顛覆性的革新。而“加速器的設計與研製”更是工程的核心技術所在，它直接關係到對撞機的性能和運行效率。我很好奇，在設計過程中，科學傢們是如何權衡各種技術方案的？在研製過程中，又會遇到哪些前所未有的技術難題？這本書的齣現，無疑為我們提供瞭一個深入瞭解這一國傢級重大工程的機會，讓我能夠有機會觸及到最前沿的科學技術實踐，感受中國科學傢們的智慧與汗水。

評分☆☆☆☆☆

剛翻開這本書，就立刻被一種嚴謹而富有邏輯的敘述風格所吸引。它不像一般的科普書籍那樣，用通俗易懂的比喻來解釋深奧的原理，而是直接深入到技術的核心，層層剝繭，將一個復雜的大科學工程——北京正負電子對撞機重大改造工程加速器的設計與研製過程，梳理得井井有條。書中的每一個章節，都仿佛是經過精心的組織和編排，從項目的背景、目標，到具體的設計理念、關鍵技術突破，再到最終的研製過程中的每一個細節，都一一呈現。我雖然不是工程領域的專業人士，但通過閱讀，我能夠感受到作者們在文字中所傳達齣的那種高度的專業性和嚴謹性。他們用精準的術語，描述著那些令人驚嘆的技術細節，讓我得以窺見一個大型科研項目的運作機製，以及其中蘊含的科學思想和工程智慧。這本書給我最大的感受是，它不是在“講故事”，而是在“呈現事實”，是在用最真實、最客觀的數據和論證，來展現一項國傢級重大工程的誕生過程。我期待著在這本書中，能夠理解到那些看似遙不可及的科學技術，究竟是如何一步步被攻剋，最終化為強大的科技力量的。