高能粒子實驗裝置
正文
高能物理實驗需要三大條件：一是粒子源；其次是探測器，用以觀察、記錄各種高能粒子，大體上可以分成電探測器和徑跡探測器兩類；第三是用於信息獲取和處理的核電子學系統。 徑跡探測器包括雲室、泡室等探測裝置。在歷史上，人們曾利用這類探測器在科學上得到重要成果。例如，1932年，C.D.安德森用雲室發現了正電子。1960年，中國科學家王淦昌發現反西格馬負超子所用的探測器就是24升丙烷泡室。但是，這類探測器已不屬於現代的主要實驗裝置。 在同步加速器上進行高能物理實驗，常使用前向譜儀。這是在束流前進方向上有目的地安排一系列電探測器，包括閃爍描跡器、多絲正比室、漂移室、契侖科夫計數器、全吸收量能器等探測裝置。例如,用來發現J粒子的雙臂譜儀就是一種前向譜儀。 在對撞機上進行高能物理實驗時，所用譜儀的安排則另有特點。探測器在結構上應儘可能地從各方面包住對撞區，形成接近4π的立體角。例如，束流管道外包以漂移室,再包以閃爍計數器,外面再包以簇射計數器。簇射計數器外面有大型磁鐵形成軸向磁場。磁鐵外面包以μ子計數器等，形成多層疊套結構。中國正在興建的第一台正負電子對撞機上所用的探測裝置即屬此類型。 所有這些探測高能粒子的實驗裝置，一般體積都在100～200米3以上，重量達數百噸。然而,其定位精度要求達到10-4米量級，定時精度達到10-10 秒量級,信號通道數達104～105,數據率到107位每秒量級，連續工作時間達103小時以上。因此,完成這樣高指標的信息測量工作，必須擁有龐大、複雜、精密的核電子學系統。 高能物理實驗用的核電子學系統通常包括下列幾個組成部分：①各種探測器信息的獲取，包括幅度、時間、徑跡坐標等;②各種條件參量的監測,包括磁場強度、氣壓、電壓、溫度等；③在線計算機和在線程序，主要用於處理和記錄數據，通常還採用預處理技術；④校正和標定，用於檢驗電路是否正常工作，修正通道的系統誤差，保證各通道的一致性；⑤觸發判選電路，根據預定的物理條件選擇事例，作出是否將信息讀出的決定，以便經濟有效地利用計算機；⑥電源，包括對探測器供電的高壓電源以及對各種電路供電的低壓電源。有時需要用程序控制。[1]
為了最終取得物理結果，必須對在線計算機處理後記錄在磁帶上的數據進一步作離線分析。由於需要分析的事例很多，而每個事例的數據量又極大，離線分析需要使用大型電子計算機。同時,還要編制一整套軟件,建立程序庫。一般高能物理實驗裝置中都有巨大的磁場。這就相應地要有一整套磁鐵電源和控制測量系統。在整套裝置進行工作時，為了保證準確無誤地運行，還需要有控制台進行集中的控制和操縱。
特性
高能粒子實驗裝置，用以發現高能粒子並研究和了解其特性的主要實驗工具。[2]