如何利用激光加速器打造能精准切除癌细胞的“质子刀”?正负电子在对撞机中如何实现高速奔跑?什么是表界面物理学?它会开展哪些科学研究?“人造太阳”如何拥有类似太阳的核聚变反应机制?一个探索微观世界的“超级显微镜”是什么样的?走进重大科技设施,带你在物理世界一探究竟。
7月-11月间,由中国科协青少年科技中心(中国科协科普活动中心)组织开展的“身临‘器’境”——重大科技设施开放活动正持续开展。为便于公众更好地了解学习重大科技设施相关情况,“云学习”重大科技设施相关知识,中国科协青少年科技中心联合百家乐平台网推出重大科技设施主题探索路线。
本期推出“探访物理世界”主题探索路线,带你走进北京激光加速创新中心、北京正负电子对撞机、全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)、应用表面物理国家重点实验室、中国散列中子源,一探物理世界的科技魅力。
1.北京激光加速创新中心
北京激光加速创新中心位于怀柔科学城中心区,当前已通过性能工艺和设备验收,计划年底前开放运行。北京激光加速创新中心总建筑面积约3万平方米,目前已建成重频飞秒激光系统、激光离子加速靶场、激光驱动聚变等离子体诊断平台、空间辐射环境模拟平台、激光加速质子辐照应用研究、超快离子束应用研究平台、工艺支撑平台等7个子平台和系统,具备基础科学研究、大型设备技术研发、研究生培养、国际学术研讨等功能,可为辐射医学、前沿物理、核能持续、先进材料等领域重要科学问题提供研究条件。走进北京激光加速中心一探究竟,感受激光加速器技术如何帮助人类更好认识和改变世界。
2.北京正负电子对撞机
在北京西郊,形似一只羽毛球拍的北京正负电子对撞机大部分结构由北向南卧在地下,它由一台长202米的直线加速器、一组共200米长的束流输运线、一台周长240米的储存环加速器、一座高6米重700吨的大型探测器“北京谱仪”和14个同步辐射实验站等组成。正负电子对撞机是为基础粒子物理研究而建造的粒子加速器,粒子加速器不仅是进行高能物理、原子核物理、生命科学、材料科学等多种基础科学研究的重要实验装置,而且,在工农业生产、医疗卫生、工业辐照、航天等领域,也有着广泛的应用前景。在粒子的一次又一次对撞中,粒子物理和核物理的发展脚步不断向前。
3. 全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)
高约11米,直径约8米,重400余吨,看上去像一个巨大的“罐子”——这就是EAST,汇聚“超高温”“超低温”“超高真空”“超强磁场”“超大电流”等尖端技术于一“罐”,用来模拟太阳的核聚变反应机制。“人造太阳”潜能无限,核聚变研究的衍生技术正在悄然改变我们的生活。2023年4月12日21时,EAST成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒,于当时创造了新的世界纪录,对探索未来的聚变堆前沿物理问题,提升核聚变能源经济性、可行性,加快实现聚变发电具有重要意义。走进EAST,与“太阳”肩并肩前行。
4. 应用表面物理国家重点实验室
复旦大学应用表面物理国家重点实验室是由我国著名物理学家谢希德先生亲自倡导建立的实验室。实验室以表界面物理学的概念、理论和方法为基础,在凝聚态物理、光物理、材料科学、信息科学的前沿开展基础研究及中远期应用研究。实验室围绕新型半导体、磁性、关联体系、人工超构材料和新能源材料等研究领域的重大科学问题及未来应用设立主要研究方向。如何推动表面物理学研究更加“深入肌理”,来应用表面物理国家重点实验室一探究竟。
5. 中国散裂中子源
中国散裂中子源(CSNS)是中国首台、世界第四台脉冲型散裂中子源。它的建设,填补了国内脉冲中子源及应用领域的空白,技术和综合性能进入国际同类装置先进行列,显著提升了中国在相关领域的技术水平和自主创新能力。研究电动汽车的电池性能,研究催化剂的作用机理,研究芯片的单粒子效应,研究高温超导材料的自旋涨落,在这些领域,散裂中子源都能发挥关键作用。这台探索微观世界的“超级显微镜”还有哪些更大的能耐,走进中国散列中子源一同“见微知著”。