什么叫联合作战?联合作战有那些特点?适应什么样的战争?
导读: 岁月悠悠,陆军、海军、空军都曾在各自的战场空间独领风骚。斗转星移,未来,没有其他军种协同配合,任何军种“单打独斗”都难以称雄战场。正如胡主席所指出:“信息化条件下局部战争是体系与体系的对抗,基本形式是一体化联合作战。”联合作战,是信息化战争的基本作战形式,体系对抗特征异常鲜明。任何单一军种都不可能主宰战场,超越军种,无战不联,无联不胜。未来联合作战中,各种力量通过科学合理的编成编组,形成功能互补、有机联系的联合作战力量体系,依托网络化信息系统,围绕同一作战目的,在陆、海、空、天、电磁等多维战场展开激烈抗争。为贯彻落实军委、总部首长关于在全军普及联合作战知识的指示精神,本版将推出《联合作战知识解读特别策划》系列专版,特邀军事科学院著名专家系统介绍联合作战知识,帮助广大官兵进一步了解和掌握联合作战的特点和规律。今天推出《联合作战知识解读特别策划①》,敬请广大读者关注。自战争产生以来,人类就没有停止对先进作战手段和作战方式的追求,并不断把社会最先进的技术用于战争。正如恩格斯所说,一旦技术的进步可以用于军事目的,并且已经用于军事目的,它们便立刻几乎强制地,引起作战方式的改变甚至革命。随着军事技术的不断进步,联合作战成为作战基本形式,与传统作战相比呈现出许多新特点。日前,本报记者专访军事科学院作战理论和条令研究部部长、博士生导师何雷少将,通过对一场场精彩联合作战经典战例剖析,揭开信息化条件下联合作战的神秘面纱。任何单一军种难以主宰联合战场记者:从近期发生的几场局部战争看,信息化条件下的作战是体系与体系的对抗,任何单一军种都难以成为战场的主宰,“无战不联”、“无联不战”已经成为共识。那么,您是怎样认识联合作战的?何雷:首先让我们回顾一下20世纪90年代,先后发生的两场具有跨时代意义的联合作战经典战例:海湾战争和科索沃战争。海湾战争中,以美国为首的多国部队,首先以强大的电子战夺取战场电磁控制权,并对伊实施长达38天的持续空袭,夺取制空权。随后,在沙科、沙伊边界约500千米正面上展开地面进攻。美第7军和第18空降军,在海、空军支援下,将伊拉克共和国卫队合围于巴士拉以南地区,经短短的100小时地面作战,取得战争胜利。科索沃战争中,以美国为首的北约部队,武力干预科索沃问题,利用绝对优势的海、空力量,对南联盟实施长达78天的大规模空袭,迫使南联盟接受苛刻的停战协议。从以上两个战例可以看出,联合作战是指“两个以上军种的力量,为达成一致的作战目的,在联合指挥机构的统一指挥下,共同进行的作战。”这就是说,信息化条件下的联合作战是体系与体系的对抗,任何单一军种都难以成为战场的主宰。只有诸军兵种力量形成联合作战体系,才能赢得战争胜利。联合作战,能够根据不同的任务需求,精心选择、使用相应的作战力量,通过发挥不同军种的独特优长,实现功能互补,扬长避短,在多维战场空间形成综合优势。因此,联合作战成为未来战争的基本作战形式,是战争实践的必然选择,其地位和作用将愈加重要是不言而喻的。四大支柱形成联合作战新战力记者:刚才您谈到联合作战是两个以上军种共同进行的作战,请您介绍一下,目前联合作战有哪些基本力量,这些力量是如何形成体系作战能力的?何雷:联合作战是随着多军种的出现而产生,并随着军种的发展而发展的。目前,世界各国普遍将军队划分为陆军、海军和空军,有的国家将战略火箭军、防空军、海军陆战队等也作为独立军种,将来还可能有天军等新型军种。但不管军种如何划分,现代联合作战中,通常将遂行联合作战的基本力量,分为陆上作战力量、海上作战力量、空中作战力量和空间作战力量。陆上作战力量,是以陆军为主构成,遂行陆上作战的基本力量,是联合作战实施地面突击,夺占或扼守重要目标的主要力量。联合作战中,通常与海上和空中作战力量协同,实施陆上作战和登陆作战、空降作战、特种作战等行动。海上作战力量,是以海军为主构成,遂行海上作战、夺取和保持制海权的基本力量,是实施海上兵力投送的主要力量。联合作战中,通常独立或在其他作战力量的支援配合下夺取制海权,实施进攻敌海上兵力集团、海上封锁和登陆作战等行动。空中作战力量,是以空军为主构成,遂行空中作战、夺取和保持制空权的基本力量。联合作战中,通常独立或在其他作战力量的支援配合下夺取制空权,实施空中进攻、防空、空中封锁和空降作战等行动。空间作战力量,是以太空力量为主构成,遂行空间信息支援、保障和作战的基本力量,是现代联合作战中不可或缺的重要力量。目前,在联合作战中,主要是对其他军种力量提供信息支援和保障。多军种力量是实施联合作战的物质基础,只有对多军种力量进行科学合理的编组,使之形成功能互补、有机联系的联合作战力量系统,才能形成体系作战能力。同时,还必须建立与之相配套的、能够支撑其行动的信息网络、指挥信息和综合保障等系统。由此可见,联合作战的力量系统与信息网络系统、指挥信息系统、综合保障系统相互依存,构成了联合作战体系的四根支柱。五维空间构建联合作战新战场记者:随着军事技术的进步和武器装备的不断发展,战场逐渐向水上、天空、电磁等多维空间拓展。那么,信息化条件下的联合作战,不同的战场空间有哪些特点?何雷:我们先来看看伊拉克战争,美英联军除陆、海、空战场外,在太空战场,从低轨道到地球同步轨道,共有160余颗军用和民用的侦察、通信、气象、全球定位等卫星,为美军各种作战行动提供全时段、全方位的信息情报支援。在信息战场,美军依靠各军种电子战和网络战力量,动用“全球鹰”等多种无人侦察机,以及立体布局的各种电子战装备,对伊军情报侦察系统、防空预警系统和公共信息系统实施持久猛烈的电子攻击。从这个战例可以看出,信息化条件下的联合作战,战场空间已经从传统陆地、海洋、天空,扩展到了太空、网电等多维空间。这里我想重点介绍一下太空和网电这两个新战场。太空战场,可以为其他战场提供侦察、监视、通信、定位、导航、预警和指挥保障等,还可以部署“以天制地”武器系统,直接攻击敌方空中、地面和海上大型重要目标。网电战场,是看不见、摸不着,但却客观存在的无形战场。这个战场,没有明确的空间边界,不分前方后方,不分军用民用,凡是有计算机网络、电磁设备的地方,都可能成为网电对抗的重要战场。发生在这个战场的作战行动,看不见刀光剑影,闻不到战场硝烟,但对抗的内容和形式却丰富多彩、激烈残酷,对抗的结果对其他战场有着重要甚至决定性的影响。运行于网电战场上的各种信息,是维系各个有形战场的“粘合剂”、“倍增器”,只有在这个战场上取得优势,才有可能在其他战场上获得主动权,从而夺取联合作战的胜利。六大特征凸显联合作战新趋势记者:信息化条件下联合作战,在战场空间、指挥控制、参战力量、作战行动和相关保障等方面,都发生了许多新变化。请您谈一谈与其他作战形式相比,信息化条件下联合作战呈现出哪些新特征?何雷:海湾战争、科索沃战争、伊拉克战争等都是典型的联合作战。每场战争都从不同的侧面反映出了信息化条件下联合作战的一些特点,归纳起来有以下六个方面:战场空间多维一体。信息化条件下联合作战,战场空间从传统的陆地、海洋、天空,向太空、网电等领域拓展,形成了相互配合、相互依托、互补增效、多维一体的战场空间。既包括有形战场,也包括无形战场;既涵盖直接交战领域,也涉及与此紧密相关的其他领域。各个作战领域相互渗透、不可分割,孤立的战场已不复存在。信息系统互联互通。网络化信息系统,是连接各种作战力量的“神经”,是现代联合作战与以往作战形式的“分水岭”。互联互通的网络化信息系统,能够实现信息的高效传输、处理、存储、分发与实时共享,极大地提高整体作战效能。参战力量多元融合。联合作战中,多军种作战力量参战,并根据作战需要,科学合理编组。在网络化信息系统的链接下,各作战要素、作战单元融合为一个有机整体,形成体系作战能力。指挥控制精确高效。信息化条件下联合作战,指挥人员能够实时精确掌握敌我双方战场态势及其变化,以及目标的精确数据,能精确计划联合作战行动,保证各种作战力量按照联合作战指挥员的意图精确行动,最大限度地发挥不同力量、装备的优长。作战行动整体联动。网络化的信息系统、高度融合的联合部队、多维一体的战场空间,使各种作战行动如同一部精密机器整体联动。地面、空中、海上、太空作战和信息作战、特种作战等不同作战行动,围绕同一作战目的互相协调、密切配合,从而取得最佳的作战效果。综合保障精确集约。信息化条件下的联合作战,综合保障由粗放、松散向精确、集约转变,保障渠道的选择、保障力量的使用、保障资源的分配更加优化,保障的灵活性、可视性、精确性、时效性大大增强。
能量最高的对撞机是什么时候制成的?
目前,世界上能量最高的对撞机要算德国汉堡电子同步加速器中心的电子-正电子对撞机(PETRA)。它于1976年1月动工,1979年4月正式建成。目前能量已达19GeV×19GeV,约相当于普通高能加速器能量的1444万亿电子伏。
西欧核子研究中心的ISR是目前世界上最大的质子-质子对撞机。能量可达31.4GeV,约相当于普通高能加速器能量的21.022亿电子伏
正在建造、计划和酝酿中的能量最高的对撞机有:西欧核子研究中心于1983年9月13日动工建造的电子-正电子对撞机(LEP),后期的估计能量可达200GeV×200GeV,它相当于能量为1.6亿亿电子伏的普通高能加速器。苏联计划建造的UNK加速器的三期工程完成后,可进行能量为3000GeV×3000GeV的质子-质子对撞实验,约相当于普通高能加速器能量的1.9亿亿电子伏。目前,美国高能物理界正在酝酿建造一台约20000GeV×20000GeV的质子-质子对撞机,它相当于普通高能加速器的能量,竟可高达85亿亿电子伏。
利用对撞机,能获得极高的能量。可是,在对撞机上,进行的实验毕竟有限,所以它和高能加速器应是相辅相成的。对撞机只不过是高能加速器的补充而不是代替。
ISR4431要怎么设置VLAN
第一首先在电脑上打开cisco软件,然后新建一个路由器和交换机。
第二然后新建两个电脑,再连接交换机起来,并配置IP地址。
第三然后进入交换机的CLI窗口,再进入端口,划分vlan。
第四然后连接路由器和交换机,再交换机和路由器的端口中,布置链路。
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第六然后配置dot1Q协议,再配置该端口的IP地址。
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思科公司是全球领先的网络解决方案供应商。Cisco的名字取自San Francisco(旧金山),那里有座闻名于世界的金门大桥。可以说,依靠自身的技术和对网络经济模式的深刻理解,思科成为了网络应用的成功实践者之一。
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2018年7月19日,《财富》世界500强排行榜发布,思科公司位列212位。2018年12月18日,世界品牌实验室编制的《2018世界品牌500强》揭晓,思科排名第15位。2019年7月,发布2019《财富》世界500强:位列225位。2019年10月,Interbrand发布的全球品牌百强榜排名15。
2020年7月,福布斯2020全球品牌价值100强发布,思科排名第15位。
介绍下银河百亿次对撞机?
对撞机
collider
在高能同步加速器基础上发展起来的一种装置,其主要作用是积累并加速相继由前级加速器注入的两束粒子流,到一定束流强度及一定能量时使其在相向运动状态下进行对撞,以产生足够高的相互作用反应率,便于测量。
用高能粒子轰击静止靶(粒子)时,只有质心系中的能量才是粒子相互作用的有效能量,它只占实验室系中粒子总能量的一部分。如果射到靶上的粒子能量为 E,则对靶中同种粒子作用的质心系能量为(E为粒子的静止能量)。
可见,随着E的增高,用于相互作用的那部分能量所占的比例将越来越小,即被加速粒子能量的利用效率越来越低,但是,如果是两个能量为 E的相向运动的同种高能粒子束对撞,则质心系能量约为2E,即粒子全部能量均可用来进行相互作用。可见,为了得到相同的质心系能量,所需的加速器能量将比对撞机大得多。如果对撞机能量为 E,则相应的
加速器能量应为2E2/E。例如,能量为 2×300GeV的质子、质子对撞机,同一台能量为 180000GeV的质子加速器相当,建造这样高能量的加速器。在目前的技术水平及经济条件仍然是不可及的。但建造上述能量或更高一些能量的对撞机是完全可行的,这就是近20年来对撞机得到广泛发展的原因之一。
对撞机的主要指标除能量外还有亮度。所谓对撞机的亮度是指该对撞机中所发生的相互作用反应率除以该相互作用的反应截面。显然亮度越高对撞机的性能就越好,1986年时对撞机达到的亮度约在1029~1032cm-2·s-1。历史 20世纪50年代初,加速器的设计者就有过利用对撞束来获得更高质心系能量的设想,但是鉴于加速器中束流的强度太低,束流密度远低于靶的粒子密度,双束对撞引起的相互作用反应率将比束流轰击固定靶时发生的反应率低106倍,这样,很难进行最低限度的测量,这种设想就没有得到应有的重视,1956年人们开始懂得依靠积累技术,可以获得必要强度的束流,从而使对撞机的研究真正被提到日程上来。
正负电子对撞机的造价低,技术简单,因此它是首先研究的对象。最初的两台对撞机是1961年投入运行的,不久又相继出现了好几台低能量的电子对撞机。B.里希特就是在美国斯坦福直线加速器中心的正负电子对撞机SPEAR上发现著名的 J/ψ粒子的(同时在美国布鲁克海文国家实验室由丁肇中教授发现),为近代高能物理的发展作出了很大的贡献,正是由于这一成就为后来人们下决心建造更大的正负电子对撞机起
了决定性的作用。
目前建成的质子对撞机如欧洲核子中心代号 ISR的交叉储存环,其能量为2×31GeV,它于1971年已投入运行。
由于电子冷却及随机冷却技术(见加速器技术和原理的发展)的成功,使反质子束的性能大大得到改善,而且束流可以积累到足够的强度,从而有可能在同一环中进行质子-反质子对撞。欧洲核子中心于1981年将一台能量为 400GeV的质子同步加速器(即SPS)改建成质子-反质子对撞机,并于1983年取得了极其重要的实验成果,发现了W±、Z0粒子。
对撞机特点 与同步加速器极为相似,对撞机呈环形,沿环安放着磁铁系统、高频系统、真空系统以及探测和校正系统等。此外,它沿圆环还有两个或两个以上专供对撞用的特殊长直线节,探测仪器就被安置在长直线节内的对撞点附近的空间中。使电荷相反,静止质量相同的两束粒子相碰比较简单,只要建立一个环就行了。如果是电荷相同的同种粒子相撞,就必须要建立两个环。两个环的外加磁场方向相反。这两个环可以建在同一平面中,使其在几个交叉的地方进行对撞,也可以建立在上下两个不同平面中,用特殊的电磁场使两种粒子在长直线节内相撞,此外,高能量的对撞机还需要用一台高能加速器(一般用同步加速器
或直线加速器)作为注入器,先把粒子加速到一定能量,再注入到对撞机中去进行积累,进一步加速及对撞。积累、加速及对撞是对撞机的三大机能,所谓积累是设法把高能加速器在不同时间加速出来的脉冲粒子束团积累在对撞机环形真空室(称为储存环)中。一般需要积累几十或上千个束团,才能达到对撞所需的强度。电子同步加速器的束流团的积累是依靠同步辐射来完成的,同步辐射虽然使同步加速器的能量难于进一步提高,但却使得电子束的横向及纵向的尺寸在加速过程中大大收缩,即密度大大提高,利用这一特性就可以积累一股很强的电子束流。质子却没有这种特性,这就需要用动量积累过程来得到强流质子束。积累以后,对撞机还可以将注入其中的高能粒子进一步加速到更高的能量,对撞机的这一作用与普通的同步加速器完全一样,粒子的能量是由安置在圆环上的高频加速腔供给的,在整个加速过程中,对撞机的磁场逐渐上升,高频腔的频率也被严格控制得与被加速粒子的回旋频率一样或成整数倍,从而使粒子不断地被加速到更高能量。当粒子被加速到预定能量后,对撞机的磁场就被维持在相应的恒定值上,粒子束就在环形真空室中不断地回旋,两束并在对撞区域内某点发生对撞。这时布置在对撞区周围的测量仪器,就可对碰撞时发生的事例不断地进行测量,剩下的没有起反应的粒子将继续在环里回旋运动,等到下一次到达对撞区时再度发生对撞。一直到束流的强度降低到不能再作物理实验为止,这时两股束流的寿命也就中止了。束流的寿命一般可达几小时或几十小时,所以作为注入器的高能加速器只有在积累过程中才把粒子束流提供给对撞机,而在对撞的过程中,还可供轰击静止靶的物理实验用。为了增加对撞的几率(即提高对撞机的亮度),70年代初期,出现了在对撞区中插入一种特殊的称为低包络插入节的聚焦结构,使束流在对撞点的横截面受到强烈的压缩,从而使对撞点的束流密度大大增加。由于采用了这种结构,
使70年代建造的对撞机的亮度比以前提高了一两个数量级。另外,为了尽可能的延长束流的寿命,对撞机环内的真空度平均不得低于 10-8~10-9 Torr,尤其是在对撞区附近。为了减少物理实验的本底,即为了保证使束流与束流发生对撞的几率大大超过束流与残余气体相撞的几率,真空度应维持在10-10~10-11Torr左右。所以大体积高真空这一技术也随着对撞机的发展而发展起来了。
对撞机的类型 电子-正电子对撞机 又称正负电子对撞机,由于正负电子的电荷相反,所以这种对撞机只要建立一个环就可以了。相应的造价就比较低,目前世界上已建成的对撞机大部分是属于这一类的。
但是,由于电子回旋时引起的同步辐射损失,使这种对撞机能量的进一步提高发生了困难,因为同步辐射功率与电子的能量二次方成正比,且与回旋半径的平方成反比,为了减少辐射损失,一般高能量的电子对撞机均采用大半径方案,即采用只有几千高斯的低磁场来控制电子的运动,即使如此,目前电子对撞机的最高能量仍然受到很大的限制,例如,10GeV的电子在曲率半径为100m的对撞机中运动时,每圈的辐射损失
约为10MeV,如果对撞机中的回旋电流为1A,要补偿这束电子流的辐射损失,就需要平均功率为10MW的高频功率。假如正电子流也为1A,则总的平均功率为20MW,由此可见,对撞机中高加速频系统的功率绝大部分是用来补偿这一同步辐射损失的。
辐射特性虽然给电子能量的进一步提高带来了困难,但也有一定的好处,这是因为电子或正电子注入对撞机后,由于电子的辐射损失,使电子截面受到强烈的压缩,电子很快集中到一个很小的区域中,其余的空间可以用来容纳再一次注入的电子,这样使积累过程简化,而且允许采用较低能量的注入器,通常采用直线加速器,也有采用电子同步加速器的。
这种对撞机中所需的正电子是由能量为几十兆电子伏以上的电子打靶后产生的,为了得到尽可能强的正电子束,往往需要建造一台低能量的强流电子直线加速器。另外产生出来的正电子束尚需再度注入到注入器中,与电子一起加速到必要的能量,再注入到对撞机中去。由于正电子束的强度只及电子束的千分之一到万分之一,所以需要几分甚至几十分钟的积累,才能达到足够的强度。
质子-质子对撞机 这种对撞机需要建造两个环,分别储存两束相反方向回旋的质子束,才能实行质子与质子的对撞。由于质子作回旋运动时,其同步辐射要比电子小得多,在目前质子达到的能量范围内,可以略去不计,因此为缩小这类对撞机的规模,尽量采用强磁场,这就需要采用超导磁体。另外,质子束的积累也不如电子对撞机那样方便,它必须依靠动量空间的积累来实现。为此,必须首先在高能同步加速器中,将质子加速到高能(一般为几十吉电子伏),依靠绝热压缩,将质子束的动量散度压缩上百倍,再注入到对撞机中去进行积累,质子对撞机中的高频加速系统主要是用来进行动量空间的积累及积累完毕后的进一步加速,因此所需要的高频功率也比电子对撞机小得多。由于上述原因,质子-质子对撞机的规模要比电子-正电子对撞机大,投资也较高。
质子-反质子对撞机 质子与反质子的质量相同,电荷相反,也只需要造一个环就能进行对撞。这种对撞机发展得较晚,主要原因在于由高能质子束打靶产生的反质子束强度既弱,性能又差,无法积累到足够的强度与质子对撞。70年代后期,“冷却”技术的成功,给予这种对撞机巨大的生命力(见加速器技术和原理的发展)。
由于冷却技术的成功,使得现有的高能质子同步加速器,只要它的磁铁性能及真空度够好的话,均有可能可以改成质子-反质子对撞机。今后再建的超高能质子同步加速器,均考虑了同时进行质子-反质子对撞的可能,由此可见,这一技术成功的意义是何等重要。
实现质子-反质子对撞虽然比质子-质子对撞能节省一个大环,但也有一定的弱点,主要是由于尽管经过冷却及积累,反质子的强度仍然比质子的低得多,这样使得质子-反质子对撞机的亮度比质子-质子对撞机低得多,前者最大为1029~1030cm-2·s-1, 后者则为1032cm-2·s-1。
电子-质子对撞机 这种对撞机的主要困难在于电子束的横截面很小,线度约为几分之一毫米,而质子的横截面较大,线度约为一厘米左右。前者束流较密集,后者较疏松,两者相撞时作用几率很小,目前正在研究中,实现这种对撞需建立两个环,一个是低磁场的常规磁铁环,以储存及加速电子;另一个是高场的超导磁体环,以储存并加速质子,两个环的半径相同并放在同一隧道中,所以电子的能量通常是几十吉电子伏,质子的能量为几百吉电子伏。随着加速器技术的提高,为了节约投资,新建的巨型加速器,往往在一个隧道中建造三个环,以便可能进行多种粒子对撞,例如质子质子、质子-反质子,电子-正电子、质子-电子对撞。
电子直线对撞机 为避免电子作回旋运动时同步辐射损失引起的困难,早在1965年已有人指出,在电子能量高于上百吉电子伏时,应采用直线型来进行对撞, 就是说,应采用两台电子直线加速器加速两股运动方向相反的电子束(或正负电子束)待达到预定能量后,两股电子束被引出并在某点相碰。碰撞一次后的电子束即被遗弃,不再重复利用。当然,只有当这些被遗弃的电子束单位时间所带走的能量小于环形对撞机中同步辐射的损失功率,这种方案才会被考虑。另外,由于电子直线加速功率的限制,每秒能提供的电子束脉冲数是有限的,所以单位时间内发生的碰撞次数也比环形对撞机少得多,为了保证直线对撞机与环形对撞机有相同的亮度,要求在碰撞点的横截面进一步压缩,约比环形对撞机中的碰撞截面小几十到几百倍,十多年来技术上的进展,使这种对撞机受到重视,有关的各种问题正在解决中。
银河-1号巨型计算机
1978年3月,邓小平代表党中央作出决定,亿次巨型计算机由国防科技大学搞。慈云桂担任了这一任务的总指挥和总设计师。他们充分利用对外开放的有利条件,设计出既符合中国国情又与国际主流巨型机兼容的中国亿次巨型机总体方案。组织精兵强将攻关,在新技术、新工艺、新理论的探索中,终于使"银河"亿次巨型机比国际主流巨型机在10个方面有了创造性的发展,填补了国内巨型机的空白,使我国成为世界上少数几个拥有研制巨型计算机的国家之一,并在石油勘探、气象预报和工程物理研究等研究领域广泛应用。他最早倡导在中国开展智能计算机的研究,负责组建了中国计算机学会智能计算机专业组,并成功主持了新一代计算机系统国际学术会议。
1983年12月22日,中国第一台每秒钟运算一亿次以上的“银河”巨型计算机,由国防科技大学计算机研究所在长沙研制成功。它填补了国内巨型计算机的空白,标志着中国进入了世界研制巨型计算机的行列。
欧洲强子对撞机是什么?解释一下
在高能同步加速器基础上发展起来的一种装置,其主要作用是积累并加速相继由前级加速器注入的两束粒子流,到一定束流强度及一定能量时使其在相向运动状态下进行对撞,以产生足够高的相互作用反应率,便于测量。
用高能粒子轰击静止靶(粒子)时,只有质心系中的能量才是粒子相互作用的有效能量,它只占实验室系中粒子总能量的一部分。如果射到靶上的粒子能量为 E,则对靶中同种粒子作用的质心系能量约为 (E为粒子的静止能量)。可见,随着Eo的增高,用于相互作用的那部分能量所占的比例将越来越小,即被加速粒子能量的利用效率越来越低,但是,如果是两个能量为 E的相向运动的同种高能粒子束对撞,则质心系能量约为2E,即粒子全部能量均可用来进行相互作用。可见,为了得到相同的质心系能量,所需的加速器能量将比对撞机大得多。如果对撞机能量为 E,则相应的加速器能量应为2E2/E。例如,能量为2×300GeV的质子、质子对撞机,同一台能量o为 180000GeV的质子加速器相当,建造这样高能量的加速器。在目前的技术水平及经济条件仍然是不可及的。但建造上述能量或更高一些能量的对撞机是完全可行的,这就是近20年来对撞机得到广泛发展的原因之一。
对撞机的主要指标除能量外还有亮度。所谓对撞机的亮度是指该对撞机中所发生的相互作用反应率除以该相互作用的反应截面。显然亮度越高对撞机的性能就越好,1986年时对撞机达到的亮度约在1029~1032cm-2·s-1。
历史
20世纪50年代初,加速器的设计者就有过利用对撞束来获得更高质心系能量的设想,但是鉴于加速器中束流的强度太低,束流密度远低于靶的粒子密度,双束对撞引起的相互作用反应率将比束流轰击固定靶时发生的反应率低106倍,这样,很难进行最低限度的测量,这种设想就没有得到应有的重视,1956年人们开始懂得依靠积累技术,可以获得必要强度的束流,从而使对撞机的研究真正被提到日程上来。
正负电子对撞机的造价低,技术简单,因此它是首先研究的对象。最初的两台对撞机是1961年投入运行的,不久又相继出现了好几台低能量的电子对撞机。B.里希特就是在美国斯坦福直线加速器中心的正负电子对撞机SPEAR上发现著名的 J/ψ粒子的(同时在美国布鲁克海文国家实验室由丁肇中教授发现),为近代高能物理的发展作出了很大的贡献,正是由于这一成就为后来人们下决心建造更大的正负电子对撞机起了决定性的作用。
目前建成的质子对撞机如欧洲核子中心代号 ISR的交叉储存环,其能量为2×31GeV,它于1971年已投入运行。
由于电子冷却及随机冷却技术(见加速器技术和原理的发展)的成功,使反质子束的性能大大得到改善,而且束流可以积累到足够的强度,从而有可能在同一环中进行质子-反质子对撞。欧洲核子中心于1981年将一台能量为 400GeV的质子同步加速器(即SPS)改建成质子-反质子对撞机,并于1983年取得了极其重要的实验成果,发现了W±、Z0粒子。
对撞机特点
与同步加速器极为相似,对撞机呈环形,沿环安放着磁铁系统、高频系统、真空系统以及探测和校正系统等。此外,它沿圆环还有两个或两个以上专供对撞用的特殊长直线节,探测仪器就被安置在长直线节内的对撞点附近的空间中。使电荷相反,静止质量相同的两束粒子相碰比较简单,只要建立一个环就行了。如果是电荷相同的同种粒子相撞,就必须要建立两个环。两个环的外加磁场方向相反。这两个环可以建在同一平面中,使其在几个交叉的地方进行对撞;也可以建立在上下两个不同平面中,用特殊的电磁场使两种粒子在长直线节内相撞,此外,高能量的对撞机还需要用一台高能加速器(一般用同步加速器或直线加速器)作为注入器,先把粒子加速到一定能量,再注入到对撞机中去进行积累,进一步加速及对撞。积累、加速及对撞是对撞机的三大机能,所谓积累是设法把高能加速器在不同时间加速出来的脉冲粒子束团积累在对撞机环形真空室(称为储存环)中。一般需要积累几十或上千个束团,才能达到对撞所需的强度。电子同步加速器的束流团的积累是依靠同步辐射来完成的,同步辐射虽然使同步加速器的能量难于进一步提高,但却使得电子束的横向及纵向的尺寸在加速过程中大大收缩,即密度大大提高,利用这一特性就可以积累一股很强的电子束流。质子却没有这种特性,这就需要用动量积累
粒子对撞机在哪里?要图。是什么原理?
图上百度可以看见,利用带电粒子在磁场中加速到接近光速的极大速度,让后去撞击。
能量最高的对撞机是怎么发明的?
现在,高能加速器的规模十分巨大,象费米实验室的10,000亿电子伏的质子同步加速器,其圆形轨道已达6000余米。如要继续提高能量,那加速器的占地面积就势必大大增加。譬如,能量达亿亿电子伏的加速器,就要做得象地球一般大了。当然,这是不可能的事。那怎么办呢?制造对撞机是个好办法。
对撞机,顾名思义就是实现两束高能粒子对头碰撞的机器。我们知道,如用一束高能粒子去轰击静止靶,那么高能粒子的能量只有一小部分对于发生相互作用有效,即有效能量很低,而使两束高能粒子对头碰撞,其有效能量就会大得多。例如:两束300亿电子伏的质子对头碰撞,其作用约相当于1束19万亿电子伏的质子去轰击静止的质子;两束200亿电子伏的电子对头碰撞,其作用相当于一束1600万亿电子伏的电子去轰击静止的电子。显然,从能量的角度来看,对撞机要比普通的高能加速器优越得多,所以对撞机是进行“超高能”实验的主要手段之一。
目前,世界上能量最高的对撞机要算德国汉堡电子同步加速器中心的电子-正电子对撞机(PETRA)。它于1976年1月动工,1979年4月正式建成。目前能量已达19GeV×19GeV,约相当于普通高能加速器能量的1444万亿电子伏。
西欧核子研究中心的ISR是目前世界上最大的质子-质子对撞机。能量可达31.4GeV,约相当于普通高能加速器能量的21.022亿电子伏
正在建造、计划和酝酿中的能量最高的对撞机有:西欧核子研究中心于1983年9月13日动工建造的电子-正电子对撞机(LEP),后期的估计能量可达200GeV×200GeV,它相当于能量为1.6亿亿电子伏的普通高能加速器。苏联计划建造的UNK加速器的三期工程完成后,可进行能量为3000GeV×3000GeV的质子-质子对撞实验,约相当于普通高能加速器能量的1.9亿亿电子伏。目前,美国高能物理界正在酝酿建造一台约20000GeV×20000GeV的质子-质子对撞机,它相当于普通高能加速器的能量,竟可高达85亿亿电子伏。
利用对撞机,能获得极高的能量。可是,在对撞机上,进行的实验毕竟有限,所以它和高能加速器应是相辅相成的。对撞机只不过是高能加速器的补充而不是代替。
粒子对撞机??
具体机理十分复杂.简单的告诉你,顾名思义,就是利用磁场(不是电场)将粒子加速到接近光速的极大速度,再去轰击其他粒子,以将本来难以分割的微小粒子碎列开来,以研究其内部结构及性质的庞大装置.通常有直线与环型两种.