人们为何能够放下担忧而爱上粒子加速器

正如果把身体探进粒子加速器会发生什么?这一情景像是漫威公司出品的一个不怎么讨喜的漫画开头,却恰好反映了我们对辐射、人体脆弱性以及物质本质的直觉。粒子加速器帮助物理学家通过在强磁场中加速亚原子粒子并跟踪其碰撞后产生的相互作用来进行研究。通过探索宇宙的种种奥秘,对撞机已经融入我们的时代精神,并触发了我们的好奇和恐惧。早在2008年,欧洲核子研究组织(CERN)被控通过大型     

风暴中的绚烂

风暴不仅仅会发生在地球上。在看似空无一物的太空中也存在一种风暴,叫做“太阳风暴”。在太阳上的某些活跃区域,磁能经过大量聚集后突然释放,这个区域于是迅速、猛烈地增亮,这种现象就是耀斑。耀斑发生时可以将日冕中的带电粒子加速到很高的速度,使得数以百万吨的日冕气体被抛     

粒子对撞－－揭开宇宙的秘密

粒子物理学是一门高深莫测的科学，而且将变得更令人胆战心惊。欧洲核子研究组织于2008年9月10日启动了全世界最强大的粒子加速器，将第一束粒子流射人位于地下100米深、27千米长的一个加速轨道，从而标志着近期最雄心勃勃，同时备受争议的粒子物理实验正式开始。一些批评人士担心，这项实验有可能会引发黑洞，从而吞噬整个地球。     

带电粒子云的演变过程

根据带电粒子云从破碎点开始向空间扩散过程中粒子云密度和形状的变化规律,以几何形状和起主要作用的因素为特征,定义了球形、椭球形、绳形、螺旋线形、全方位弥漫直至球壳形6个演变阶段.论述了在各个阶段的主要特征和对演变过程起主要作用的因素.分析了在各个阶段电磁场对带电粒子的摄动影响,比较了带电粒子云与不带电粒子云在演化过程上的差异.在球形阶段起主要作用的是分离速度,带电碎片之间的排斥力加快了碎片扩散的速度.从椭球形阶段到球壳形阶段,带电粒子和不带电粒子的演化规律基本一致.带电粒子的演化过程加快或减慢取决于粒子带正电或带负电.将电场摄动力等效于改变地球引力的大小,罗列了阶段转换标志点时刻的计算公式.利用计算机仿真的方法,给出了各个阶段不带电碎片云和带电碎片云分布示意图,验证了演变过程阶段划分和电磁场摄动分析的合理性.      

星用大容量静态存储器多位翻转实验研究

给出典型大容量静态存储器(SRAM)的多位翻转实验研究 结果。用HI-13串列型静电加速器和兰州重离子加速器(HIRFL)加速的重离子轰击样品,用 一套基于 网络协议的高分辨率SRAM单粒子效应检测系统检测发生的多位翻转。实验结果表明多位翻转 可以由多种机制产生：在两种Hitachi SRAM中检测到的同一字节多位翻转(SMU)是由单个离 子产生的电荷被相邻敏感节点共享所致;当IDT71256中写入测试图形“00”时,其外围电路 中产生的单粒子瞬时脉冲(SET)引起多达8位的SMU;离子大角度掠射下,IDT71256中检测到 了同一事件多位翻转(SEMU)。同时预示了两种Hitachi大容量SRAM在地球同步轨道和两条太 阳同步轨道发生SMU的频度。     

未来科技的曙光

未来科技的曙光杨敏编加速度是这样一种现象：一辆方程式赛车在不到１０秒种内从零加速到每小时２７５公里；一艘航天飞机在发射后仅８分钟内加速至绕地轨道运行速度每小时２８万公里。但是最令人难以置信的加速度是科技发展的步伐。人类经过２００多万年才发明了车轮，...     

带电粒子在中性线磁场中运动的解析轨道

本文我们计算了带电粒子在中性线磁场中运动的解析轨道。其结果是:(1)带电粒子在中性片磁场中的运动是粒子在中性线磁场或在具有北向分量的中性片磁场中的第一级近似形式。(2)带电粒子在中性片磁场中的解析轨道的第三级近似形式与电子计算机计算的数值轨道基本相同。它们仅仅在小扰动区与非小扰动区的交界线上出现一些偏差。(3)带电粒子在整个中性片磁场的运动可以分成三种形式。粒子一方面在垂直于磁场的平面上作闭合的周期性轨道运动, 同时闭合轨道的中心还沿着垂直于磁场平行于中性线方向漂移。另一方面粒子还沿磁力线方向做等速运动。(4)在小扰动区中粒子的闭合轨道是一个圆轨道, 但在非小扰动区中却是一个“8”字形轨道, 其漂移速度与小扰动区漂移方向相反, 其大小也比小扰动区漂移大很多。以上结果本文都给出一个完整的解析形式。      

源粒子动量分布对激波中费米加速的影响

在不同源粒子动量分布和不同参数的情况下,本文计算了受到激波费米加速的荷电粒子的随时间演化的能谱.计算结果表明:不论源粒子的动量分布如何,当时间足够长时,被加速粒子的能谱的高能部分为幂律谱;但是,被加速粒子的能谱的时间演化过程,则与源粒子的动量分布有关.所以,在短暂的激波过程中,用一个谱指数不变的幂律谱表示被加速粒子能谱的通常做法是不合适的.      

空间辐射粒子引起单粒子翻转率预计

空间辐射粒子引起单粒子翻转（ＳＥＵ）率预计的基础是地面粒子加速器模拟试验数据、卫星轨道的粒子辐射环境模型和高能粒子与器件相互作用模型。引起ＳＥＵ的空间辐射粒子包括银河宇宙射线、太阳宇宙射线和地磁俘获粒子。高能粒子通过电离产生多余电子－空穴对引起ＳＥＵ。介绍了计算轨道中ＳＥＵ率的程序ＣＲＥＭＥ。以８０Ｃ３１微控制器为例,根据串列静电加速器地面模拟试验结果,进行了在轨ＳＥＵ率预计。     

电子对抗中的“悍将”——计算机病毒武器

千禧之年之初,驱赶“千年虫”刚刚告一段落,电脑黑客入侵互联网事件就接二连三粉墨登场。许多网站被“黑”,连美国总统克林顿也未脱幸免,在网上被人“做”了一把。2月15日,克林顿主持网络安全会议,喊出了保卫“电子珍珠港”的口号。这预示着,计算机病毒正成为一种偷袭武器,在未来战争中可能发挥独特的作用。 战争历来是科技发展的催化剂,科技的发展又为战争注入新的力量。计算机、计算机病毒的发展与战争的结合、演进就有力地说明了这一点。     

太阳"打喷嚏",航天器"躺枪"

人类的航天活动日益频繁,意味着需要应对的空间天气危害挑战越来越多. 幽幽的极光是独特的自然景观,一般情况下只有在南北极高纬度地区的人们才能有幸一览其芳华.极光的出现需要3个条件:大气、磁场与高能带电粒子.太阳不断向太空抛射出带有巨大能量的带电粒子,当这些粒子来到地球附近时,被地球强大的磁场干扰,飞向南北两极,与大气分子...     

近月空间带电粒子环境——“嫦娥1号”“嫦娥2号”观测结果

“嫦娥1号”（CE-1）、“嫦娥2号”（CE-2）都安装了1台太阳高能粒子探测器（High-energetic ParticlesDetectors,HPD）和2台太阳风离子探测器（Solar Wind Ion Detectors,SWIDs）,进行了月球轨道200 km和100 km空间环境探测,获得了月球轨道空间高能带电粒子（质子、电子和重离子）能谱随时间的演化特征、等离子体与月球相互作用特征以及太阳风离子速度、密度和温度参量。空间环境探测数据分析结果表明：太阳活动低年、空间环境扰动水平相对较低、月球处于太阳风中时,近月空间带电粒子环境的基本特征与行星际空间相比变化不大。CE-1、CE-2在轨运行期间,发现了多起0.1～2 MeV能量电子急剧增加事件,这些事件发生在月球从太阳风运动到磁尾的所有空间区域,其中20%的事件伴随着卫星周围等离子体离子加速。模拟和统计研究表明：能量电子急剧增加使得绕月卫星和月球表面电位大幅下降导致了离子加速现象的发生;能量电子总流量大于10¹¹ cm^-2时,绕月卫星和月球表面充电电位可达负的上千伏。此外,月表溅射与反射太阳风离子、太阳风“拾起”离子等空间环境事件的发现,揭示了太阳风离子和月球存在复杂的相互作用过程。     

2 AU以内的“渐进型”太阳高能粒子事件模拟

太阳高能粒子（Solar Energetic Particle,SEP）事件是影响地球空间以及深空辐射环境的主要因素之一。“渐进型”太阳高能粒子事件中的高能粒子主要来自于日冕物质抛射（Coronal Mass Ejection,CME）所驱动的激波扩散加速（Diffusive Shock Acceleration,DSA）过程。CME驱动的激波在行星际的传播过程中,其结构不断演化,进而影响到高能粒子的加速过程。本文利用二维太阳高能粒子加速和传播模型,对发生于2014年4月18日的太阳高能粒子事件实例进行了数值模拟。模型考察了黄道面上2 AU的距离以内包含地球所在位置的4个不同点,分别计算了每个点上高能粒子的通量。数值模拟的结果表明：黄道面内不同位置的观察点,与激波波前的磁力线连接不同,从而导致观察点处高能粒子的通量有着显著的差异。该模型的计算结果可以为深空探测计划开展辐射环境研究提供必要的输入。     

彩车上的航天梦

<正>庆祝中华人民共和国成立70周年阅兵式上,人民解放军英姿飒爽、整齐划一的步伐,让人心潮澎湃;战车浩荡、威力十足的武器装备,让人热血沸腾。而在之后的群众游行环节,外形靓丽、各具特色的各省彩车,则让人目不暇接。五彩缤纷的各省彩车,从一个侧面精彩诠释了中国航天飞向太空的壮丽征程和航天强国建设的巨大成就。下面就让我们盘点一下,彩车上的中国航天梦吧!     

太阳宇宙线源物质的高色球层模式和重离子丰度过量机制的探讨

本文利用太阳能量粒子事件中重离子平均丰度过量的资料,计算得到太阳能量粒子源物质的温度,提出了描述太阳宇宙线能量粒子源物质的新模式——高色球层模式;太阳耀斑观测确定,太阳宇宙线耀斑的加速区一般最可能出现在低日冕甚至高达几万公里的高度,从而,太阳宇宙线的源和加速区通常不位于同一区域;进而提出了描述太阳能量粒子事件中重离子丰度过量的可能机制——其源物质是通过太阳黑子的冻结型无力场从高色球层输送到活动区,形成耀斑前加速区内重离子丰度大和耀斑后宇宙线中重元素丰度的过量.      

几种材料的磁层亚暴环模试验

<正> 一、引言星际空间存在运动着的带电粒子。当太阳风粒子到达地球磁层顶且随着太阳风粒子而来的星际磁场,指向地磁南极时,太阳风中的感应电流产生的附加场使地磁场发生畸变。迎着太阳的一面较为扁平,而背着太阳的一面形成一个很长的磁尾。在磁尾区,太阳风粒子的注入(它们的能量为几十电子伏到几千电子伏)引起了高能粒子的大量增加。这些高能粒子在     

磁扰期间的三维漂移壳分离

基于磁层粒子动力学理论,首先对比了计算漂移壳分离的引导中心法和磁力线追踪法,计算表明两种方法的计算结果一致.然后分别采用T89c和T96磁层磁场模式,用磁力线追踪法数值计算了不同初始位置(≤9Re)、不同初始投掷角、不同Kp指数和不同太阳风压力下,带电粒子的漂移壳分离.计算结果揭示了漂移壳分离随初始位置、投掷角、Kp指数和太阳风压力的变化.其具体特征如下. (1)随着径向距离的增大,漂移壳分离效应愈加显著,由正午出发的粒子将被稳定捕获,而午夜出发的径向距离≥7Re的部分大投掷角粒子将沿磁层顶逃逸. (2)正午出发的粒子,漂移到午夜时其漂移壳随投掷角减小向外排列;午夜出发的粒子,漂移到正午时其漂移壳随投掷角增大排列; 90°投掷角粒子在磁赤道面的漂移壳沿着磁场等值线排列. (3)漂移壳分离随Kp指数和太阳风压力增大变得显著,且随这两种扰动参数的变化特征和趋势是基本相似的.      

揭开反粒子消失之谜

宇宙在１００多亿年前的大爆炸中诞生时，应该同时存在相同的粒子和反粒子，但是却只有粒子残存下来，形成了现在以物质为中心的宇宙。以高能加速器研究组织为中心的国际集团在不久前宣布，他们已经在实验中确认了名为“CP对称性失衡”的物理现象，从而将解开这个谜。高能加速器研究组织的小林教授和京都大学基础物理学研究所所长益川敏英在１９７３年就发表了解释CP对称性失衡的论文，论文中提出的“小林－益川理论”在这个实验中得到了证实，他们朝着诺贝尔奖又大大前进了一步。现在，宇宙中的物质都是由粒子组成的。但是，一般认为，在…     

发现外星人的机会

搜寻地外生命已成为天文学和生物学中的一个热门话题，但很少有人记得这个课题是怎样在 40年前被提出的。 1959年 9月，物理学家考康尼和莫里松在英国《自然》周刊上发表了一篇“寻找星际通讯方式”的文章。考康尼和莫里松认为，射电望远镜已变得十分灵敏，足以接收到来自遥远恒星周围的文明发射的信息。他们认为，这样的信息可能以 21厘米的波长发射，这是宇宙中最普遍的中性粒子元素氢的无线电辐射的特征波长。外星人可能将它们用于电磁波中的一种逻辑信号，像我们这样的搜寻者会想到在这一波段上进行搜索。 　 1960年 4月，射电天文学家…     

为“悟空”打call

正新闻:北京时间2017年11月30日凌晨两点,《自然》杂志在线发表一篇来自中国的重量级科研成果,中国暗物质粒子探测卫星"悟空"获得世界上最精确的高能电子宇宙线能谱,并在1.4Te V(万亿电子伏特)处发现反常结构,揭示宇宙中或存在相应质量的新粒子。科学家推测,这可能就是人们