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中国散裂中子源与南方先进光源

中国科学院院刊 2024年第9期39卷 1583-1590页

作者：陈和生中国科学院高能物理研究所北京100049

中国散裂中子源为基础科学前沿研究和国家发展需求诸多领域提供先进的中子散射研究与应用的大型交叉平台,其综合性能进入国际同类装置先进行列;显著提升了我国相关领域的科学技术水平和自主创新能力。中国散裂中子源的成功建设极大地推... 详细信息

中国散裂中子源为基础科学前沿研究和国家发展需求诸多领域提供先进的中子散射研究与应用的大型交叉平台,其综合性能进入国际同类装置先进行列;显著提升了我国相关领域的科学技术水平和自主创新能力。中国散裂中子源的成功建设极大地推动了国家重大科技基础设施在粤港澳大湾区的发展,为粤港澳大湾区综合性国家科学中心提供了重要支撑。同步辐射光源与散裂中子源“珠联璧合”,是研究物质微观结构2种优势互补的“探针”;同步辐射光源也是世界上著名大湾区的“标配”。粤港澳大湾区的未来发展迫切需要建设南方先进光源。粤港澳大湾区重大科技基础设施的建设应当被纳入国家重大科技基础设施的统一规划和部署。文章建议南方先进光源由广东省人民政府联合相关城市政府,以及香港特别行政区和澳门特别行政区政府共同建设,强强联合,从而探索出一条粤港澳大湾区科技创新合作的新模式。

关键词：粤港澳大湾区综合性国家科学中心中国散裂中子源同步辐射光源南方先进光源

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基于卷积神经网络的古陶瓷窑口甄别

光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 354-358页

作者：孙合杨周越黎思佳李丽闫灵通冯向前中国科学院高能物理研究所北京100049 中国科学院大学北京100049

古陶瓷作为中华文化的瑰宝,自古以来不仅在国内受到追捧,在国外同样被视若珍宝。伴随着古代商贸的进行,中国古陶瓷遍布全球各地,辗转流传被私人或博物馆收藏,还有部分古陶瓷经墓葬发掘以及沉船打捞后被收藏于博物馆,这类古陶瓷的产地溯... 详细信息

古陶瓷作为中华文化的瑰宝,自古以来不仅在国内受到追捧,在国外同样被视若珍宝。伴随着古代商贸的进行,中国古陶瓷遍布全球各地,辗转流传被私人或博物馆收藏,还有部分古陶瓷经墓葬发掘以及沉船打捞后被收藏于博物馆,这类古陶瓷的产地溯源一直以来都是陶瓷考古的重点,对于研究古代商贸和文化交流有重要的意义。通过便携式数码显微镜、分光光度计、X射线荧光等方法对从越窑后司岙、越窑寺龙口、龙泉枫洞岩窑、耀州窑发掘出土的青釉瓷样品进行分析测量,获得了来自四个窑青釉瓷样品的微观气泡尺寸分布特征、紫外可见近红外光谱特征、釉的成分数据。将来自四个窑青釉瓷样品的这三种特征作为变量建立卷积神经网络分类模型进行训练和验证,结果表明青釉瓷的微观气泡尺寸分布特征、紫外可见近红外光谱特征以及瓷釉成分数据均有效,但是不同特征的分类准确率差异非常明显。三十次随机划分训练集与测试集的模型训练平均准确率:微观气泡尺寸分布特征模型为75%,紫外可见近红外光谱特征模型为89.2%,成分数据模型为92.1%,成分数据模型准确率最高且训练集与测试集准确率相差最小。将基于不同特征训练好的模型参数保存进行融合后再训练发现基于紫外可见近红外光谱特征的模型与基于微观气泡尺寸分布特征模型融合后准确率提升至93.7%,而将三种特征的模型融合后准确率提升至最高的97.4%。五折交叉验证的结果表明多种特征融合后的模型可以有效避免出现单一特征模型对越窑后司岙以及越窑寺龙口样品交叉错判数较多的情况。综合来看基于卷积神经网络探索更多的古陶瓷有效分类特征对于实现古陶瓷的精准溯源是可行的。

关键词：卷积神经网络气泡紫外-可见-近红外光谱 X射线荧光青釉瓷

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高功率高效率速调管输出耦合器的优化与设计

强激光与粒子束 2024年第10期36卷 18-23页

作者：陆志军周祖圣肖欧正李晓中国科学院高能物理研究所北京100049 中国科学院高能物理研究所东莞研究部广东东莞523803

输出耦合器作为速调管关键部件,其性能直接关系到速调管的整体表现。然而,耦合器故障却是速调管及多种真空电子设备中最为常见的问题之一,特别是在高连续波功率运行场景下,这一问题更为突出。针对连续波650 MHz/800 kW高效率速调管,对... 详细信息

输出耦合器作为速调管关键部件,其性能直接关系到速调管的整体表现。然而,耦合器故障却是速调管及多种真空电子设备中最为常见的问题之一,特别是在高连续波功率运行场景下,这一问题更为突出。针对连续波650 MHz/800 kW高效率速调管,对输出耦合器进行优化设计,并在单注和多注速调管耦合器测试方面取得了重要突破:单注速调管输出耦合器在连续波模式下的测试功率已达到690 kW以上,为了进一步增加功率容量,采用T-bar结构过渡,并对耦合器进行优化设计,使陶瓷附近电场分布更均匀;而多注速调管矩形波导窗输出耦合器最高测试功率达到全驻波115 kW。此外,通过对耦合器的结构、材料以及散热方式进行分析与优化,积极探索提升耦合器功率容量的多种可能途径,进一步增强了速调管的稳定性和可靠性。

关键词：速调管输出耦合器高功率测试 T-bar 矩形窗

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基于多物理场耦合分析的超导耦合器失超过程研究

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北京大学学报（自然科学版） 2024年第5期60卷 775-785页

作者：周健荣常正则刘枭黄彤明张沛李少鹏葛锐中国科学院大学北京100049 中国科学院高能物理研究所北京100049

基于多物理场耦合分析方法,建立耦合器的一维失超过程模型,并解决材料物性和内热源中非线性因素对数值求解精度和稳定性的影响问题。结果表明,耦合器铌管靠近常温端的漏热是影响失超的关键因素,延长铌管与液氦接触部分的长度或采用更高... 详细信息

基于多物理场耦合分析方法,建立耦合器的一维失超过程模型,并解决材料物性和内热源中非线性因素对数值求解精度和稳定性的影响问题。结果表明,耦合器铌管靠近常温端的漏热是影响失超的关键因素,延长铌管与液氦接触部分的长度或采用更高RRR值的铌材,均可以有效降低铌管温度。为了保证施加电磁场后耦合器整体不发生失超,应控制铌管靠近常温端的漏热不高于5.18 W。当此部分漏热量随着时间的推移而失超时,失超传播速度和失超区域的占比受漏热增长率和漏热量的共同影响。发生失超后,控制漏热量的变化可以使耦合器重新恢复超导,延迟时间约为0.2 s。

关键词：加速器超导耦合器耦合分析失超

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纳米钨在高压下的物理力学行为与尺寸效应研究

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高压物理学报 2024年第3期38卷 29-36页

作者：赵康林王齐明张友君蒋刚彭放李延春四川大学原子与分子物理研究所四川成都610065 中国科学院高能物理研究所北京100049

探究尺寸效应对材料高压物性的影响规律有助于开发具有新颖或者改良特性的新材料。采用金刚石对顶砧结合同步辐射X射线衍射技术,研究了平均晶粒尺寸分别为30和65 nm的多晶钨粉在高压下的静态压缩行为。通过分析每个压力点下X射线衍射图... 详细信息

探究尺寸效应对材料高压物性的影响规律有助于开发具有新颖或者改良特性的新材料。采用金刚石对顶砧结合同步辐射X射线衍射技术,研究了平均晶粒尺寸分别为30和65 nm的多晶钨粉在高压下的静态压缩行为。通过分析每个压力点下X射线衍射图谱的峰位和半高宽等,得到了纳米金属钨在高压下的晶胞体积、晶粒尺寸和微观应变等。通过拟合三阶Birch-Murnaghan方程,得到了30和65 nm钨的体弹模量,分别为257(7)GPa和343(8)GPa。结合前人的研究结果发现,当晶粒尺寸从微米降低至10 nm,钨的屈服强度逐渐增大,10 nm钨的屈服强度较微米晶样品的屈服强度提高了3.5倍;体弹模量呈现先增大后减小的趋势,30 nm钨的体弹模量较65 nm钨减小了25%。

关键词：状态方程屈服强度体弹模量高压纳米晶体

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以基础研究和大科学设施助推新质生产力发展

科技导报 2024年第12期42卷 1-2页

作者：王贻芳中国科学院高能物理研究所北京100049

基础研究是一切科技活动的基础,也是经济和技术发展的根基。没有基础科学的成果,就没有当今高度发达、富裕、强盛的现代生活。基础科学的重大突破,如牛顿力学、电磁学、热力学、相对论、量子力学等,奠定了工业革命、能源革命和信息革命... 详细信息

基础研究是一切科技活动的基础,也是经济和技术发展的根基。没有基础科学的成果,就没有当今高度发达、富裕、强盛的现代生活。基础科学的重大突破,如牛顿力学、电磁学、热力学、相对论、量子力学等,奠定了工业革命、能源革命和信息革命的基础,我们耳熟能详的现代机械、航空航天、电力电子、半导体与通信等现代工业体系均奠基在基础科学的知识与规律之上,是能够做到“知其然并知其所以然”“举一反三”的缘由。面对未来,为实现“从0到1”的创新与跨越,建设创新型的科技强国,应该且必须全面掌握人类已有的知识体系,并积极参与新知识和新规律的“生产”,为人类文明做出与中华民族的灿烂历史与人口规模相匹配的成就与贡献。

关键词：现代工业体系能源革命科技强国举一反三基础科学现代机械航空航天牛顿力学

从天文学和物理学的发展理解科学方法的3次飞跃

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科技导报 2024年第10期42卷 55-64页

作者：张双南中国科学院高能物理研究所粒子天体物理中心北京100049

科学已经成为人类文明的重要组成部分,科学的3个要素分别是科学的目的、精神和方法。理解科学方法对于理解科学和发展科学至关重要。从天文学和物理学的发展过程以及其中的若干典型和里程碑事件(包括近年来几次天文学研究领域获得的诺... 详细信息

科学已经成为人类文明的重要组成部分,科学的3个要素分别是科学的目的、精神和方法。理解科学方法对于理解科学和发展科学至关重要。从天文学和物理学的发展过程以及其中的若干典型和里程碑事件(包括近年来几次天文学研究领域获得的诺贝尔物理学奖)展开分析,将科学方法的建立和发展归纳总结为科学方法的3次飞跃,即希腊古典和希腊化时期“从形而上学到实在精确的科学”、科学革命时期“从观察思辨的科学到实验科学”以及现代科学时期“从证实的科学到证伪的科学”。

关键词：科学史科学科学方法

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当代粒子物理的主旋律——希格斯粒子

科技导报 2024年第17期42卷 1-2页

作者：王贻芳中国科学院高能物理研究所

2024年4月9日，我们正在法国马赛参加希格斯工厂环形正负电子对撞机（Circular Electron Positron Collider,CEPC）的欧洲研讨会。爱丁堡大学的同事过来说，希格斯先生去世了，大家唏嘘不已。过去几年，一直听说他健康状况不佳。2023年... 详细信息

2024年4月9日，我们正在法国马赛参加希格斯工厂环形正负电子对撞机（Circular Electron Positron Collider,CEPC）的欧洲研讨会。爱丁堡大学的同事过来说，希格斯先生去世了，大家唏嘘不已。过去几年，一直听说他健康状况不佳。2023年7月，在希格斯的家乡爱丁堡举行上一届研讨会时曾邀请他，但因身体原因未能来。没想到才不到10个月，他就永远离开了我们。最近几年，粒子物理标准模型的几位奠基者相继离世，从20世纪60年代中后期建立起来的标准模型逐渐进入历史，一个新的时代正在到来。20世纪90年代初，我在意大利西西里岛的埃里切（Erice）小镇参加兹齐齐（Zichichi）教授组织的研讨会，有幸第一次见到希格斯先生。

关键词：希格斯粒子标准模型粒子物理爱丁堡大学唏嘘不已西西里岛法国马赛

揭秘宇宙线起源:LHAASO的使命、挑战与展望

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物理 2024年第4期53卷 237-244页

作者：刘佳曹臻中国科学院高能物理研究所北京100049

高海拔宇宙线观测站(LHAASO)是人类研究宇宙线最大的实验装置之一,其核心科学目标是寻找宇宙线的起源,不但要探测超高能伽马射线源,也致力于精确测量地球附近带电宇宙线的成分和能谱,系统地研究宇宙线的加速过程及传播机制。从发现12个... 详细信息

高海拔宇宙线观测站(LHAASO)是人类研究宇宙线最大的实验装置之一,其核心科学目标是寻找宇宙线的起源,不但要探测超高能伽马射线源,也致力于精确测量地球附近带电宇宙线的成分和能谱,系统地研究宇宙线的加速过程及传播机制。从发现12个超高能伽马源(标志着超高能伽马天文学领域的开启),到第一个星表的发布(展现出银河系丰富多彩的宇宙线加速源的候选天体),LHAASO已经为发现宇宙线起源奠定了良好的基础。此外,这些成果为后续的宇宙线加速机理和传播效应的研究指明了方向,同时也为现有理论与模型提供了精确检验的机会与挑战。文章概述了LHAASO项目的开展背景、望远镜主要结构及其在宇宙线物理学中的重大意义,并对其未来的研究方向进行了展望。

关键词：高海拔宇宙线观测站粒子天体物理超高能伽马射线宇宙线起源