欧洲核子研究中心(cern)

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1、1951年起，欧洲11个国家开始筹划成立欧洲核子研究中心CERN（European Organization 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

2、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 长基线中微子实验CNGS2005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

3、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，

4、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

5、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 Accu

6、mulator）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

7、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

8、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