時(shí)間：2023-06-01 09:08:45
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇高能物理，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
高能物理學(xué)自從上世紀(jì)中葉誕生以來，以基本粒子及其相互作用為研究目標(biāo)，已經(jīng)取得了諸如建立了統(tǒng)一弱、電與強(qiáng)相互作用的標(biāo)準(zhǔn)模型這類無比輝煌的成果，極大地深化了人們對物質(zhì)最深層次結(jié)構(gòu)的認(rèn)識。回顧這一偉大歷程，不難看到這些成果無不是在對世界范圍內(nèi)許多高能實(shí)驗(yàn)室特別是一些大型加速器以及對撞機(jī)上所提供的數(shù)量浩瀚的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜而細(xì)致的分析基礎(chǔ)之上取得的。基本粒子的行為遵從量子力學(xué)，同時(shí)各種反應(yīng)和探測過程又要受到環(huán)境和條件（背景）的不可控制的影響，因此對它們的描寫充滿隨機(jī)性。比如，對于兩個(gè)粒子的碰撞或者甚至一個(gè)粒子的衰變，我們不可能確定性地預(yù)言究竟會(huì)發(fā)生什么，而只能給出各種可能結(jié)果的概率。我們必須透過這些隨機(jī)性，尋求對于復(fù)雜過程的清晰了解，從而獲得精確的科學(xué)結(jié)論。正因?yàn)槿绱耍吣芪锢韺?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析工作，不僅對于高能物理實(shí)驗(yàn)家，而且對于那些密切依靠實(shí)驗(yàn)結(jié)果的理論家們都是至關(guān)重要的。實(shí)際上，幾乎所有的高能物理的異常精確結(jié)果都是借助于高度技巧的統(tǒng)計(jì)方法得到的。在粒子物理領(lǐng)域，統(tǒng)計(jì)推理是數(shù)據(jù)分析的最基本的步驟。
近年來，研發(fā)了許多新的統(tǒng)計(jì)技術(shù)以及相關(guān)的復(fù)雜的軟件包。對于從事高能物理研究的科學(xué)家，盡快掌握這些統(tǒng)計(jì)知識的需求急速增長。本書正是服務(wù)于這一目的。
本書內(nèi)容共分12章：1. 基本概念（R.Barlow）；2. 參量估計(jì)（O.Behnke and L.Moncta）；3. 假設(shè)檢驗(yàn)（G.Schott）；4. 間隔估算（L.Demortier）；5. 分類（H.Voss）；6. 展開（V. Blobel）；7. 約束擬合（B.List）；8. 如何處理系統(tǒng)的不確定性（R.Wanke）；9.理論的不確定性（M.Diehl）；10. 高能物理常用的一些統(tǒng)計(jì)方法（C.Hensel 和 K.Kroninger）； 11. 分析選析（A.Heijboer 和 I.van Vulpen）；12. 在天文學(xué)中的應(yīng)用（H.B.Prosper）。
本書注重適用性，闡述盡可能具體，各章內(nèi)容中插入了許多特定的設(shè)計(jì)實(shí)例。每章后面都提供了一些練習(xí)題，提示、解答和一些必要的軟件（可以在出版商提供的網(wǎng)頁上找到）。本書適用于實(shí)驗(yàn)類型的高能物理相關(guān)專業(yè)的研究生和實(shí)驗(yàn)工作者。
丁亦兵，教授
（中國科學(xué)院大學(xué)）
英文名稱：Modern Physics
主管單位：中國科學(xué)院
主辦單位：中國科學(xué)院高能物理研究所
出版周期：雙月刊
出版地址：北京市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1001-0610
國內(nèi)刊號：11-2441/O3
郵發(fā)代號：2-824
發(fā)行范圍：國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時(shí)間：1989
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作為世界著名的物理學(xué)家，早在1976年，丁肇中就以發(fā)現(xiàn)“J粒子”獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。在丁肇中的父母訪問美國時(shí)，他出生在密歇根州的安娜堡，這個(gè)小意外使他具有了美國公民的身份。雖然入了美國籍，但他深深地知道他的根在中國。為了祖國高能物理的發(fā)展，他不辭辛勞，遠(yuǎn)涉重洋，多次回國從事學(xué)術(shù)交流和參觀訪問，促進(jìn)了國際物理學(xué)界同中國物理學(xué)家合作。
“興趣使我不會(huì)疲倦”
丁肇中的母親研究的是兒童心理學(xué)，也是他小學(xué)的啟蒙老師。當(dāng)被問及成功的秘訣時(shí)，丁肇中表示自己沒有資格回答，因?yàn)椤懊總€(gè)人成長背景不一樣”。但他顯然繼承了母親的衣缽，用最簡單的語言就說出了最真實(shí)也是最難實(shí)踐的道理——根據(jù)興趣選擇專業(yè)。
丁肇中出生兩個(gè)月后，父母又把他帶回到中國。由于戰(zhàn)亂，丁肇中的小學(xué)課程基本是父母在家教授的，他說：“由于當(dāng)時(shí)中國的境況，我一直是一個(gè)難民，不斷地從一個(gè)地方逃到另一個(gè)地方。當(dāng)然，那時(shí)使我不可能得到任何的正規(guī)教育。”在他12歲時(shí)，隨全家遷往臺灣，才進(jìn)中學(xué)讀書，因而十分珍惜上學(xué)的機(jī)會(huì)。
丁肇中對數(shù)理化興趣濃厚，1956年，20歲的他只身一人從臺灣到父母的母校——美國密歇根大學(xué)進(jìn)行深造。當(dāng)時(shí)，他念的是機(jī)械工程這一熱門專業(yè)，老師發(fā)現(xiàn)他不會(huì)計(jì)算機(jī)、不會(huì)畫圖，但數(shù)學(xué)、物理成績優(yōu)異，建議他轉(zhuǎn)念物理。
丁肇中通覽了物理學(xué)發(fā)展史后，也看清了自己要走的路。對于他來說，近代物理學(xué)就像是一個(gè)大旋渦，其中心部分就是實(shí)驗(yàn)高能物理學(xué)。越接近這個(gè)旋渦的中心吸引力就越大，丁肇中就越離不開它。
在大學(xué)里，他廢寢忘食，埋頭書齋，圖書館——實(shí)驗(yàn)室——食堂——宿舍，是他生活的軌跡。盡管美國大學(xué)里課余生活豐富多彩，卻很少看到丁肇中的身影。同學(xué)們嘲諷他：塞繆爾（sarnuel是丁肇中的美國名字）真是個(gè)怪人，學(xué)習(xí)頂呱呱，可惜不合群。在學(xué)習(xí)上，丁肇中并不滿足于幾本教科書以及教師指定的參考書，他決心系統(tǒng)地、深入地搞清整個(gè)近代物理學(xué)的來龍去脈，及時(shí)地、廣泛地了解近代物理學(xué)的最新成就和發(fā)展趨勢。他饒有興趣地研究物理學(xué)大師們的經(jīng)典著作，博覽物理學(xué)期刊。
盡管丁肇中剛?cè)ッ绹鴷r(shí)，口袋里只有100美元，而且舉目無親，英語也不太純熟，但經(jīng)三年努力之后，他獲得了數(shù)學(xué)及物理學(xué)碩士學(xué)位。過了兩年之后，他又榮獲了物理學(xué)博士學(xué)位。一些美國同學(xué)都稱他為“奇人”。爾后，他到哥倫比亞大學(xué)、麻省理工學(xué)院任教，接著從事科研工作。如此算來，從念大學(xué)到博士再到搞科研，一般人大約需十多年時(shí)間，而他只用了6年。
“密歇根大學(xué)的經(jīng)歷對我一生影響最大。”丁肇中說，高中生并不太了解哪個(gè)學(xué)科好，學(xué)校給了他很多的幫助。從那時(shí)起，他就一生與物理為伴。“我學(xué)物理純粹是為了興趣，不為名不為利，做實(shí)驗(yàn)才是我一輩子最重要的事。”最終，他的興趣給了他最高的榮耀。
領(lǐng)導(dǎo)“物理學(xué)的十一月革命”
對于人才來說，逆境往往如同命運(yùn)之神特意安排的一段里程那樣，苛刻地檢驗(yàn)著每個(gè)立志有所作為的人，檢驗(yàn)著他們成才的勇氣、信心和素質(zhì)。丁肇中就是這樣的一位在逆境中堅(jiān)持自己的人。
1972年，丁肇中向布魯克海文國立實(shí)驗(yàn)所提出了尋找新粒子的計(jì)劃。由于這一實(shí)驗(yàn)費(fèi)用多、難度大，所以，他的計(jì)劃一出臺，便受到來自各方面的批評和責(zé)難。“即使丁肇中的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚋闫饋恚矝]有什么價(jià)值。在丁肇中計(jì)劃實(shí)驗(yàn)?zāi)芰繀^(qū)域內(nèi)，新的長壽命的重粒子是根本不存在的，這是一般教科書上的常識。”一位著名的物理學(xué)家這樣斷言。“丁肇中的實(shí)驗(yàn)純屬勞民傷財(cái)，在他那個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰繀^(qū)域內(nèi)，即使有什么新的粒子出現(xiàn)，也不過是些寬度很大的粒子。”又一位權(quán)威的物理學(xué)家給他潑冷水。
對于來自各方面的非難，丁肇中毫不示弱。他堅(jiān)信自己的預(yù)見，決心向常識挑戰(zhàn)。他對那些權(quán)威們說：“先生，這不是不懂常識的問題，而是要靠事實(shí)來回答的問題。什么叫常識？常識就是不經(jīng)證明而常常引用的知識。一個(gè)人不可不懂常識，但是過分迷信常識的科學(xué)家，往往就會(huì)錯(cuò)過一些重大發(fā)現(xiàn)的機(jī)會(huì)。”他再三告訴自己的實(shí)驗(yàn)組成員：“不要管反對意見是多么不可一世，決不要放棄自己的科學(xué)觀點(diǎn)，要毫不膽怯地迎接挑戰(zhàn)，要始終堅(jiān)持對我的科學(xué)觀點(diǎn)的探求。”
丁肇中和他的團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室里夜以繼日地工作，事實(shí)證明他的觀點(diǎn)是對的，經(jīng)過兩年多的全力攻關(guān)，他向全世界宣布發(fā)現(xiàn)了一種未曾預(yù)料過的新的基本粒子－J粒子。這種粒子有兩個(gè)奇怪的性質(zhì)：質(zhì)量重，壽命長，因而它一定來自第四夸克，這了過去認(rèn)為世界只有三種夸克組的理論，為人類認(rèn)識微觀世界開辟了一個(gè)新的境界，被稱為是“物理學(xué)的十一月革命”。
J粒子的發(fā)現(xiàn)，在當(dāng)時(shí)物理學(xué)界掀起了軒然大波。這件意料不到的事，使實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家和理論物理學(xué)家都大為驚異：現(xiàn)有的基本粒子理論中出了一個(gè)大漏洞，為什么先前沒有預(yù)料到它的存在呢？此刻，那些曾經(jīng)嘲諷、攻擊過丁肇中的權(quán)威們，在事實(shí)面前，也只好認(rèn)輸了。
美國發(fā)行量很大的《新聞周刊》，為此撰文評介道：“這是基本粒子科學(xué)的重大突破，對于近半個(gè)世紀(jì)以來，物理學(xué)家努力尋求解析自然界的基本結(jié)構(gòu)，具有重大的意義和貢獻(xiàn)。” 1975年2月14日，當(dāng)時(shí)的美國總統(tǒng)福特也發(fā)來了賀電：“得知你們發(fā)現(xiàn)了新的、壽命更長的重粒子，我深感興趣。在此，我謹(jǐn)代表美國人民，祝賀你和你的同事致力于此項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)的努力和貢獻(xiàn)。”J粒子發(fā)現(xiàn)兩年之后，丁肇中便榮獲了1976年度的諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)金，那年他僅40歲。
諾貝爾領(lǐng)獎(jiǎng)臺上的中國聲音
1976年12月10日下午4時(shí)許，在瑞典首都斯德哥爾摩音樂廳內(nèi)，丁肇中跟其他諾貝爾獎(jiǎng)獲得者一道，在受獎(jiǎng)席上就座。能容納2000余名觀眾的大廳內(nèi)，坐滿了外國來賓、瑞典社會(huì)名流。大廳門口，擠滿了頭戴白幅、手持彩旗的大學(xué)生組成的歡迎隊(duì)伍。
按照慣例，在諾貝爾獎(jiǎng)授獎(jiǎng)儀式上，獲獎(jiǎng)?wù)咭帽緡Z言發(fā)表演講。丁肇中是美籍華裔，因此，在授獎(jiǎng)典禮上，他必須用美國語言——英語發(fā)表演講。但丁肇中認(rèn)為自己是中國人的后代，只不過是在美國的土地上出生而已。他決心實(shí)現(xiàn)自己的愿望：讓中華之聲響徹諾貝爾獎(jiǎng)授獎(jiǎng)大廳。
于是，他向瑞典皇家科學(xué)院請求：在授獎(jiǎng)儀式的即席演講中，先用中文講，后用英文復(fù)述。當(dāng)時(shí)的美國政府得知此事后，曾竭力阻撓。但丁肇中堅(jiān)持己見的性格促使他去據(jù)理力爭，終于獲準(zhǔn)。
“得到諾貝爾獎(jiǎng)，是一個(gè)科學(xué)家最大的榮譽(yù)。我是在舊中國長大的，因此，想借這個(gè)機(jī)會(huì)向發(fā)展中國家的青年們強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)工作的重要性。中國有句古話‘勞心者治人，勞力者治于人’，這種落后的思想，對發(fā)展中國家的青年們有很大的害處。由于這種思想，很多發(fā)展中國家的學(xué)生都傾向于理論的研究，而避免實(shí)驗(yàn)工作。事實(shí)上，自然科學(xué)理論不能離開實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，特別是物理學(xué)更是從實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的。我希望由于我這次得獎(jiǎng)，能夠喚起發(fā)展中國家的學(xué)生們的興趣，而注意實(shí)驗(yàn)工作的重要性。”
丁肇中精神抖擻地發(fā)表演講，他是在用漢語作激動(dòng)人心的演講。這短短200來字的講演，令人耳目一新，卻又言簡意賅：它既包含了丁肇中二三十年來對人生、對科學(xué)的真知灼見，又包含了他對中華民族、祖國母親的赤子深情。
自諾貝爾獎(jiǎng)1901年問世以來，在500多位獲獎(jiǎng)人中，繼李政道后又一個(gè)用中國人民的主要語言——漢語在這里發(fā)表演講。臺下2000多位來賓，并沒有因?yàn)槁牪欢疂h語而不滿，恰恰相反，大家都在全神貫注地聽著，而且對這位杰出的中年物理學(xué)家更增加了敬佩之情。
此刻，坐在主席臺上的一位白發(fā)蒼蒼的中國老人，禁不住熱淚盈眶，他就是丁肇中的父親丁觀海。他是專程從臺灣趕來瑞典參加兒子受獎(jiǎng)儀式的中國老工程學(xué)者。丁肇中在諾貝爾獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)儀式上，如愿以償?shù)厥惆l(fā)了作為中華民族后代的自豪感。此情此景，令當(dāng)時(shí)的每一個(gè)中國人激情澎湃，永生難忘。
難以割舍的故國情
1975年11月7日，丁肇中乘坐的飛機(jī)降落在北京機(jī)場上。在這之前，他透過飛機(jī)的舷窗，深情地注視著阡陌縱橫的中國大地，想到就要見到闊別28年的親朋好友時(shí)，他神情激動(dòng)。這時(shí)，他的姑姑、姑夫們都已成了老人，幼年時(shí)一起嬉戲、玩耍的堂姐，也已人到中年了。令在場的人們想不到的是，他竟能一眼認(rèn)出了每個(gè)人。他一面興奮地和大家握手，一面稱呼著每個(gè)人：“二姐”“大姑夫”“姑姑”……
一位前去迎接他的中國科學(xué)院負(fù)責(zé)人見這情景，在一旁開玩笑說：“丁教授，你這是回到了娘家！”丁肇中聽了，不以為然地說道：“怎么說是回娘家，我是回到了自己的家！”回到中國，他在北京飯店的一個(gè)套房里安頓下以后，特地到商店買了一套布料的中山裝穿上，詼諧地對身邊的陪同人員們說：“回到中國，就不能再像個(gè)洋人，而要和普通的中國人一樣！”沉吟片刻，又說： “我要穿上這套衣服，照一張相片，寄到美國去！”
這一年，在中國大陸逗留的日子里，丁肇中興致勃勃地到工廠、農(nóng)村、學(xué)校和科學(xué)研究單位參觀訪問，他親切地同工人、農(nóng)民、學(xué)生和科技人員們攀談，一路上所見所聞都感到很新鮮，他對幼年時(shí)住過的地方也是一往情深。
1978年春天，丁肇中在漢堡的電子同步加速器研究中心主持的實(shí)驗(yàn)組，在他的努力下，中國科學(xué)院高能物理研究所的第一批科技人員來到這個(gè)中心工作。丁肇中領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)組共有5個(gè)協(xié)作單位、7個(gè)國家的30多位科學(xué)工作者組成。5個(gè)協(xié)作單位是：美國麻省理工學(xué)院、德國電子同步加速器研究中心、亞琛大學(xué)、荷蘭高能物理研究所，以及中國科學(xué)院高能物理研究所。
在丁肇中教授的熱情指導(dǎo)下，中國科技人員分別在漂移室、計(jì)數(shù)器、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)在線和計(jì)算機(jī)離線上學(xué)習(xí)和工作，在丁肇中身邊工作，中國科學(xué)家每天要做十幾個(gè)鐘頭的實(shí)驗(yàn)，沒有午休，沒有周日，連走路、吃飯也在思考。不到半年，他們基本闖過“語言關(guān)”；兩三個(gè)月后，學(xué)會(huì)獨(dú)立使用計(jì)算機(jī)分析數(shù)據(jù)，并能對實(shí)驗(yàn)提出自己的獨(dú)特見解。
他們和各國同行一起制造各種探測器，檢驗(yàn)電子學(xué)儀器，學(xué)習(xí)取數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)，并且代表丁肇中小組首次在美國物理年會(huì)上報(bào)告實(shí)驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)大會(huì)主席向與會(huì)學(xué)者介紹“這是中國代表首次在美國物理年會(huì)上做學(xué)術(shù)報(bào)告”時(shí)，場上響起了一片極為熱烈的掌聲。
作者在讀大學(xué)時(shí)，對量子力學(xué)的完美及其應(yīng)用能力產(chǎn)生了深刻的印象。但是學(xué)了量子場論，有了一些質(zhì)疑，感到統(tǒng)計(jì)物理與量子場論都做多體物理研究，似乎是兩個(gè)分隔開的群體。他認(rèn)為一些凝聚態(tài)中處理多體的正統(tǒng)著作，盡管聲稱做多體物理，但是作為平均場近似或者處理準(zhǔn)粒子時(shí)，實(shí)際上回到了單粒子物理。
當(dāng)作者攻讀博士學(xué)位時(shí)，粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型剛剛建立，量子場論得到迅速發(fā)展，特別是重正化群以及格點(diǎn)規(guī)范理論，很快在相對論量子場論與統(tǒng)計(jì)物理之間搭建了橋梁。而很多物理學(xué)家都覺得神秘的代數(shù)拓?fù)鋵W(xué)，不僅對量子場論中的真空有獨(dú)特的應(yīng)用，而且解釋了量子霍爾效應(yīng)和凝聚態(tài)中的集團(tuán)激發(fā)。
上世紀(jì)60年代開始出現(xiàn)了第一批旨在克服高能物理、統(tǒng)計(jì)力學(xué)和凝聚態(tài)物理之間文化差異的書，為重正化群對理論物理學(xué)的應(yīng)用帶來的革命做出了很大貢獻(xiàn)。90年代一些作者力圖揭示量子場論機(jī)制如何用于凝聚態(tài)物理。進(jìn)入21世紀(jì)以來，從凝聚態(tài)到弦理論，許多概念和技術(shù)做到了共享，以致在單獨(dú)一本書中已經(jīng)不可能涵蓋量子場論在凝聚態(tài)中應(yīng)用的所有論題。相關(guān)的書籍?dāng)?shù)目大量增加，學(xué)生面臨如何挑選最合適的書籍的問題。正是在這樣的背景下，作者在瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院（ETHZ）講授“凝聚態(tài)物理中的量子場論”的基礎(chǔ)上寫成了這本書。作者的目的是給物理類碩士水平的研究生介紹凝聚態(tài)物理中挑選出的非常適合應(yīng)用場論語言的一些概念。
很多量子場論的書致力于讓學(xué)生掌握了量子場論機(jī)制之后，用它解一些習(xí)題。而作者反其道而行之，在每一章第一時(shí)間發(fā)展解決一些問題的方法學(xué)，不想讓量子場論成為主要興趣，而是讓其保持成為盡可能經(jīng)濟(jì)地解釋凝聚態(tài)物理基本原理的工具。作者相信，達(dá)到此目的最有效的技術(shù)是系統(tǒng)地利用量子力學(xué)的路徑積分。在本書中它被到處用到。然而，作者并不要求讀者熟悉比量子力學(xué)基礎(chǔ)更多的知識。
全書內(nèi)容共兩大部分，分成9章。第1部分為玻色子，包括第1-4章：1. 諧波晶體；2. 稀薄玻色氣體的Bogoliubov理論；3. 非線性σ模型；4. KosterlitzThouless相變。第2部分 為費(fèi)米子，包括第5-9章：5. 無相互作用費(fèi)米子； 6.固體中電子Jellium模型；7. 平均場和隨機(jī)相位近似中的超導(dǎo)電性； 8. 單耗散Josephson結(jié)；9.二維時(shí)空中的阿貝爾玻色子化。
書末有9個(gè)附錄，篇幅幾乎為全書的三分之一，詳細(xì)地介紹了書中所涉及的量子力學(xué)、量子場論、和一些數(shù)學(xué)知識。對于本書的使用十分重要。
本書是一部高水平的凝聚態(tài)物理中的量子場論專著，它不僅對于凝聚態(tài)、高能物理等物理學(xué)家而且對于數(shù)學(xué)家都是極有興趣的。作者選擇的內(nèi)容盡可能全面和廣泛，概念準(zhǔn)確，推導(dǎo)簡潔，闡述足夠細(xì)致。而且把豐富的習(xí)題及其解答作為每一章內(nèi)容的有機(jī)組成部分，很有特色。對于從事與現(xiàn)代物理各領(lǐng)域相關(guān)的教學(xué)及研究人員特別是研究生，本書是一本高水平的參考書。
丁亦兵，教授
（中國科學(xué)院大學(xué)）
【關(guān)鍵詞】光電倍增管 性能研究 應(yīng)用研究 研究進(jìn)展
光電倍增管的縮寫為PMT，其是一種基于光電子發(fā)射、電子光學(xué)以及二次電子發(fā)射等理論，將微弱入射光轉(zhuǎn)變?yōu)楣怆娮油瑫r(shí)得到一定倍增的一種高靈敏性的增益器件。對于光探測領(lǐng)域而言，光電倍增管擁有著獨(dú)特超高的靈敏度，同時(shí)還擁有快速響應(yīng)等眾多技術(shù)優(yōu)勢。而光電子技術(shù)一定會(huì)發(fā)展成新的知識經(jīng)濟(jì)，以此在新技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)生更多的生產(chǎn)力。
1 光電倍增管具有的特性
第一，暗電流。光電倍增管即使在沒有光入射的情況下，也有微弱電流流過。將其稱為暗電流。作為微小電流、微弱光使用的光電倍增管，希望暗電流盡可能小。因熱電子發(fā)射受到光陰極面的直接影響，因此使光電倍增管所具有的溫度加以降低，可以有效地降低暗電流。但是用冷卻法降低暗電流時(shí)，只能減到漏電電流的水平，并不是可以無限制的降低暗電流。
第二，時(shí)間特性。對時(shí)間分辨率有較高要求的試驗(yàn)，要求時(shí)間特性一定要好。一般上升時(shí)間被定義為輸出脈沖高度值從10%達(dá)到90%的時(shí)間。下降時(shí)間則反之，輸出從90%回到10%的時(shí)間。在響應(yīng)時(shí)間測試過程中，上升時(shí)間和下降時(shí)間測試條件很苛刻。脈沖輸出信號會(huì)發(fā)生波形失真的現(xiàn)象，容易引起誤差。而渡越時(shí)間是指從入射光入射到光陰極面起，到輸出脈沖出現(xiàn)為止的時(shí)間。
第三，穩(wěn)定性。穩(wěn)定性受到其自身特性、環(huán)境條件、光陰極面種類以及工作狀態(tài)等眾多因素所決定。造成光電倍增管出現(xiàn)輸出不穩(wěn)定現(xiàn)象的原因主要是光電倍增管內(nèi)殘余堿金屬、殘余氣體、焊接不良、接觸不良、跳火、結(jié)構(gòu)松動(dòng)以及極間放電等。北京濱松光子技術(shù)股份有限公司測試穩(wěn)定性時(shí)，使用連續(xù)入射光，記錄直流輸出信號隨時(shí)間的變化。一般，光電倍增管的穩(wěn)定性在工作初期變化較大，隨時(shí)間推移而穩(wěn)定。因此應(yīng)用時(shí)建議先將光電倍增管穩(wěn)定（預(yù)熱）30分鐘后再進(jìn)入工作狀態(tài)。
第四，脈沖線性，光電倍增管所具有的一個(gè)非常重要的指標(biāo)便是脈沖線性，出現(xiàn)空間電流、電壓再分配、光電陰極所具有電阻率、信號電流導(dǎo)致的負(fù)載電阻出現(xiàn)負(fù)反饋等均會(huì)造成非線性狀況的發(fā)生。如果正常合理使用時(shí)，多數(shù)的光電倍增管可以實(shí)現(xiàn)在較大范圍內(nèi)進(jìn)行線性工作。諸如北京濱松光子技術(shù)股份有限公司CR364型號的光電倍增管，當(dāng)其輸出偏離2%時(shí)，脈沖線性可達(dá)100mA以上。可應(yīng)用于高能物理方面的研究。
2 光電倍增管應(yīng)用研究進(jìn)展
人們對于光電倍增管已經(jīng)研究了幾十年，其應(yīng)用的范圍也較為廣泛，如光學(xué)、自動(dòng)化等領(lǐng)域。隨著相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步改革和發(fā)展，其生產(chǎn)工藝、設(shè)備、技術(shù)水平也會(huì)逐步隨著更新，在參數(shù)上也得到不斷提高。在此基礎(chǔ)之上，還會(huì)出現(xiàn)很多具有特殊結(jié)構(gòu)和功能的光電倍增管。
楊昆（2013年）[1]提到，多陽極倍增管是一類新型光電輸出元器件，因其具有緊密空間構(gòu)造、低噪聲以及高增益等獨(dú)特性能，使其在列探測器以及位置探測器中擁有著非常廣泛的使用，特別是采取金屬通道結(jié)構(gòu)的倍增極結(jié)構(gòu)之后，多陽極倍增管所具有的性能獲得了極大的改善，每條輸出存在的串?dāng)_不大于2%，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)大量的應(yīng)用在陣列探測器中。日本HAMAMATSU研制的R5900系列的金屬通道形式的倍增極結(jié)構(gòu)是最為典型的器件，已經(jīng)在國際上取得了非常廣泛的應(yīng)用。
買買提吐送?買買提明（2013年）[2]提到，任何生物都是一個(gè)發(fā)光源，只是由于不同生物發(fā)光的能力都相對較弱，人們?nèi)庋弁ǔ６伎床灰姡艜?huì)認(rèn)為生物不會(huì)發(fā)光。一般光強(qiáng)在幾百光子以下時(shí)，被人們稱為是超微弱光。生物體所發(fā)出超微弱光的光強(qiáng)都是恒定不變的，如果光強(qiáng)發(fā)生了變化，則說明生物體發(fā)生了病變。因此，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究通過利用光電倍增管制作探測光強(qiáng)的儀器，并利用生物體的這種特性來測試生物體是否發(fā)生了病變。所制作出來的這種儀器通常都會(huì)將設(shè)備前端制作成一個(gè)暗室的形式，這主要是因?yàn)樯矬w所發(fā)出的光較為微弱。
表面污染監(jiān)測儀包含全身α、β表面污染監(jiān)測儀（C2門）、手足α、β表面污染監(jiān)測儀和便攜式α、β表面污染測量儀。之前該類產(chǎn)品采用的探測器為流氣式正比計(jì)數(shù)器，相比于閃爍計(jì)數(shù)器，其優(yōu)點(diǎn)是無本底。但由于需要充氣，需要攜帶儲存工作氣體的鋼瓶，進(jìn)而對儀器工作壽命和便攜性帶來了不足。現(xiàn)在表面污染監(jiān)測儀逐漸采用閃爍計(jì)數(shù)法，通過光電倍增管和復(fù)合閃爍體（塑料閃爍體+ZnS（Ag））來對監(jiān)測對象表面α、β進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)表面污染檢測。
北京濱松光子技術(shù)股份有限公司研制的小型端窗雙堿光電倍增管CR332型光電倍增管，采用環(huán)形聚焦+直線聚焦結(jié)構(gòu)（Circular and Linear-focused ，C+L），這個(gè)結(jié)構(gòu)兼具了環(huán)形聚焦結(jié)構(gòu)的緊湊與直線聚焦良好的線性特性，并且迎合市場小尺寸便攜式表面沾污儀的需求。受到市場的一致好評。CR332型光電倍增管具有高增益、高信噪比、高穩(wěn)定性、時(shí)間響應(yīng)快、低本底、能量分辨率好等諸多特性集于一身，主要應(yīng)用于核輻射測量、液位監(jiān)測、核素識別、手腳表面沾污儀、體外診斷等。
3 結(jié)語
綜上所述，光電倍增管作為諸多領(lǐng)域研究的重要探測工具，諸如分析化學(xué)、天文學(xué)、分子物理學(xué)、醫(yī)學(xué)成像以及高能物理學(xué)等。隨著今后科技的不斷進(jìn)步，光電倍增管能夠應(yīng)用的領(lǐng)域也將不斷地?cái)U(kuò)大，而其對科技進(jìn)步有著極大的推動(dòng)作用。
參考文獻(xiàn)：
[1]Photomultiplier Tubes. HAMAMATSU （2015）.
[2]楊昆，劉新新，李曉葦.基于硅光電倍增管探測器的小動(dòng)物正電子發(fā)射斷層成像裝置的研究進(jìn)展[J].山東醫(yī)藥，2013，06（13）：95-96+98.
1. 太陽是一個(gè)超級實(shí)驗(yàn)室
太陽是一個(gè)巨大的物理實(shí)驗(yàn)室，太陽上獨(dú)特的超高溫、超高壓和巨大的物理尺度等結(jié)合起來所提供的物理?xiàng)l件是地球上實(shí)驗(yàn)室所無法達(dá)到的。通過對太陽的觀測研究，極大地促進(jìn)了原子物理學(xué)、原子核物理學(xué)、等離子體物理學(xué)和磁流體力學(xué)等學(xué)科的
發(fā)展。
2. 太陽活動(dòng)對地球的影響
極光現(xiàn)象 在靠近地球的極區(qū)，晚上常常可以看見天空中閃耀著絢麗多彩、變化多端的光帶，這就是極光。極光就是太陽發(fā)射出的高速帶電粒子流到達(dá)地球后，在磁場的作用下，與地球兩極地區(qū)高空大氣分子相互作用產(chǎn)生的高能物理現(xiàn)象。觀測表明，極光出現(xiàn)的強(qiáng)度和頻繁程度與太陽活動(dòng)的強(qiáng)弱有密切的關(guān)系。
地球磁暴 太陽上存在的11年周期或更長周期活動(dòng)現(xiàn)象。每當(dāng)太陽活動(dòng)峰年太陽黑子相對數(shù)增加，耀斑爆發(fā)、日冕物資拋射等現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)，并且發(fā)射出大量高能帶電粒子到達(dá)地球時(shí)，就會(huì)擾亂地球原有的磁場，引起地球磁暴。
對無線電通訊和電力的影響 當(dāng)太陽發(fā)射出大量高能帶電粒子運(yùn)動(dòng)到近地空間時(shí)，會(huì)干擾無線電通訊和地面電力傳輸，太陽發(fā)生大規(guī)模的爆發(fā)性活動(dòng)事件時(shí)，有關(guān)部門需要準(zhǔn)備好應(yīng)對措施。
對宇航的影響 高能帶電粒子流也會(huì)干擾和破壞空間探測器的設(shè)備和運(yùn)行，甚至威脅到宇航員的生命安全，因此，宇航探測設(shè)備必需充分考慮到這個(gè)因素，要對地球附近以及航線區(qū)域的磁場狀況、太陽風(fēng)狀況有詳細(xì)的了解，并考慮好預(yù)防措施。
對地球?yàn)?zāi)害的影響 太陽活動(dòng)對地球上一些災(zāi)害性事件的影響，是許多科學(xué)家長期以來所關(guān)心的研究課題。資料顯示，太陽活動(dòng)周期與地球上水旱災(zāi)害和寒暖變化，地震有一定的關(guān)系。例如，研究表明水旱寒暖的年份和地震發(fā)生的次數(shù)都和太陽活動(dòng)的11年和22年的周期相關(guān)。
對人體的影響 天文因素與人類健康和行為的統(tǒng)計(jì)研究發(fā)現(xiàn)，在太陽活動(dòng)引起地球磁暴期間，人的神經(jīng)系統(tǒng)對太陽活動(dòng)變化非常敏感，某些疾病、血液系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)的變化和太陽黑子活動(dòng)呈現(xiàn)出明顯的相關(guān)性。目前這類課題還處于研究階段。
3. 太陽活動(dòng)預(yù)報(bào)
太陽活動(dòng)會(huì)影響日地空間環(huán)境，活動(dòng)劇烈時(shí)，地球的大氣和磁環(huán)境也會(huì)發(fā)生改變，從而影響人類的通訊系統(tǒng)、電力系統(tǒng)等，甚至?xí)ぐl(fā)自然災(zāi)害。因此，太陽活動(dòng)對地球的影響已引起人類的廣泛關(guān)注，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)太陽活動(dòng)已成為當(dāng)今社會(huì)的需要。
科學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)掌握了太陽活動(dòng)的基本規(guī)律，有能力對太陽活動(dòng)做出各種時(shí)間尺度的預(yù)報(bào)，例如長期預(yù)報(bào)可預(yù)報(bào)太陽活動(dòng)周的黑子數(shù)；中期預(yù)報(bào)可提前幾個(gè)月或者幾天預(yù)報(bào)太陽黑子、太陽爆發(fā)等的變化趨勢；短期預(yù)報(bào)則可預(yù)報(bào)1―3天的太陽耀斑爆發(fā)事件。國際上已成立了太陽活動(dòng)預(yù)報(bào)中心，中國在20世紀(jì)60年代也已形成了太陽活動(dòng)觀測網(wǎng)與預(yù)報(bào)網(wǎng)。全球聯(lián)網(wǎng)資源共享、聯(lián)合監(jiān)測，將進(jìn)一步提高預(yù)報(bào)太陽活動(dòng)的準(zhǔn)確率。
中國載人航天工程以其過硬的實(shí)力贏得了廣泛贊譽(yù)。接下來，中國的基礎(chǔ)學(xué)科研究也會(huì)迎來一個(gè)漂亮的飛躍。在未來的幾年里，中國還將啟動(dòng)9項(xiàng)科學(xué)探測航天任務(wù)。同時(shí)，在軌運(yùn)行的“天宮一號”已經(jīng)安裝了用于科研的有效載荷，未來三年內(nèi)將發(fā)射的“天宮二號”、“天宮三號”也進(jìn)入準(zhǔn)備階段。此外，科學(xué)家們還在為中國的未來空間站進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。
中國科學(xué)院高能物理研究所的天體物理學(xué)家張雙南表示：“當(dāng)我翻閱天文類書籍時(shí)，書中幾乎沒有任何在中國工作的科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)，沒有看到任何一張照片是由中國的望遠(yuǎn)鏡拍攝的，這讓我非常沮喪。”中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心主任吳季也補(bǔ)充道：“在掌握新知識方面，我們面臨著來自方方面面的越來越大的壓力。”
2011年5月3日，吳季宣布中國科學(xué)院將在未來幾年內(nèi)承擔(dān)五項(xiàng)空間探測任務(wù)，這預(yù)示著中國空間科學(xué)新時(shí)代的到來。過去5年中，中國科學(xué)院為這幾個(gè)項(xiàng)目提供的預(yù)算已經(jīng)達(dá)到5.54億美元，并在去年成立了專門監(jiān)管這些項(xiàng)目進(jìn)展的國家空間科學(xué)中心。
在這些計(jì)劃中，天體物理學(xué)居于核心地位。首先取得進(jìn)展的將是“硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡”（HXMT），這個(gè)望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)想可以追溯到20年前，它將利用黑洞、中子星等天體的X射線和伽馬射線輻射，對這些天體展開觀測。它將成為中國首個(gè)空間天文衛(wèi)星，最早于2014年發(fā)射，屆時(shí)它將成為中國的“黑洞探針”計(jì)劃三大衛(wèi)星中最早升空的一個(gè)。另外，“暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星”也正由南京的中國科學(xué)院紫金山天文臺研制，這一衛(wèi)星將記錄暗物質(zhì)粒子彼此湮滅時(shí)產(chǎn)生的伽馬射線。此外，還有更多的項(xiàng)目已經(jīng)通過了初期論證，預(yù)計(jì)從2016年開始，在下一個(gè)五年計(jì)劃里陸續(xù)完成研制、發(fā)射，它們的出現(xiàn)將大大加強(qiáng)中國在空間天體物理學(xué)領(lǐng)域的實(shí)力。其中一項(xiàng)是由中國科學(xué)院高能物理研究所設(shè)計(jì)的“X射線時(shí)變與偏振探測衛(wèi)星”（XTP）。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人張雙南表示，作為空間震蕩探測項(xiàng)目的主導(dǎo)設(shè)備，它將會(huì)“比‘硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡’更強(qiáng)有力并取得更大成就”。他指出，“X射線時(shí)變與偏振探測衛(wèi)星”收集數(shù)據(jù)的區(qū)域更加廣泛，具有能采集更多光子的高強(qiáng)鏡面，因此可以觀察到更微弱的天體并探測到它們的細(xì)節(jié)。全世界的天體物理學(xué)家們都期待出現(xiàn)這樣一臺空間望遠(yuǎn)鏡，不過去年美國宇航局和歐洲空間局卻取消了“國際X射線天文臺”的計(jì)劃，上個(gè)月，它的名為“雅典娜”的簡化版望遠(yuǎn)鏡也在歐洲空間局的內(nèi)部競爭中輸給了木星探測器項(xiàng)目，未能成功立項(xiàng)。中國的“X射線時(shí)變與偏振探測衛(wèi)星”項(xiàng)目將研究旋轉(zhuǎn)墜入黑洞的物質(zhì)放射出的X射線，或者參考系拖曳（例如旋轉(zhuǎn)黑洞拖拽時(shí)空）產(chǎn)生的X射線信號。張雙南說：“我們將要研究的是極端條件下的物理學(xué)。”
作為“天體肖像”項(xiàng)目的核心，中國打算將其長期積累的技術(shù)能力移植到新的空間射電望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目的“甚長基線干涉”（VLBI）觀測中。中國計(jì)劃發(fā)射相關(guān)飛行器，與地面天線串連或者組成陣列，這樣就相當(dāng)于一部極其巨大的單天線射電望遠(yuǎn)鏡，其有效口徑等于各臺設(shè)備之間的最大距離。中國科學(xué)院上海天文臺負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)望遠(yuǎn)鏡陣列系統(tǒng)并進(jìn)行相關(guān)國際合作。上海天文臺臺長洪曉瑜介紹說，計(jì)劃中的望遠(yuǎn)鏡陣列最初將包括兩個(gè)長毫米波天線，每個(gè)天線的口徑為10米。這一望遠(yuǎn)鏡陣列投入使用后，首要的目標(biāo)將是繪制星系中心的特大質(zhì)量黑洞及其吸積盤的精細(xì)結(jié)構(gòu)，它們被普遍認(rèn)為是活動(dòng)星系核的能量來源。洪曉瑜說，他的團(tuán)隊(duì)希望在第一個(gè)望遠(yuǎn)鏡陣列投入使用十年后，進(jìn)一步發(fā)射普通毫米波天線衛(wèi)星。這樣，更長的基線和更短的波長將使射電源觀測的分辨率大大提高。
今年6月的“神舟九號”任務(wù)是中國首次實(shí)現(xiàn)載人空間對接，這為中國科學(xué)家開啟了一個(gè)新領(lǐng)域，使中國有能力向“天宮一號”運(yùn)送儀器設(shè)備，并安裝另外兩個(gè)艙段。
目前，一系列設(shè)備已經(jīng)為“天宮”做好準(zhǔn)備。天體物理學(xué)家們也有理由為此歡呼。在已批準(zhǔn)的項(xiàng)目中，中國和瑞士合作的“伽馬暴偏振探測”（POLAR）項(xiàng)目作為中國空間天文“黑洞探針”計(jì)劃的組成部分，預(yù)計(jì)將由2014年發(fā)射的空間實(shí)驗(yàn)室“天宮二號”搭載升空。它將幫助科學(xué)家確定伽馬暴噴流的磁場結(jié)構(gòu)，這又將反過來推進(jìn)伽馬暴成因的研究。對于伽馬暴成因，有一種理論解釋是，它是大質(zhì)量恒星在演化晚期坍塌時(shí)發(fā)生的；另一種則認(rèn)為是由中子星或者黑洞并合時(shí)產(chǎn)生的。“每個(gè)理論模型都預(yù)言了不同的磁場結(jié)構(gòu)”，張雙南表示。
“天宮”系列目標(biāo)飛行器是中國發(fā)展未來空間站的踏腳石。去年12月，中國公布了60噸空間站計(jì)劃，并將在2020年之前建成。中國載人航天工程辦公室目前正等待著批準(zhǔn)第一批有效載荷，其中包括一整套天文設(shè)備，統(tǒng)稱為“宇宙燈塔項(xiàng)目”。項(xiàng)目中有兩個(gè)大型設(shè)備，其中之一是“高能宇宙射線探測裝置”，用于研究暗物質(zhì)和宇宙射線。
另外一個(gè)大型設(shè)備是一臺大視場光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，它將為中國在即將來臨的大規(guī)模巡天時(shí)代中爭得一席之地，其科學(xué)目標(biāo)是揭示暗能量的性質(zhì)。這架望遠(yuǎn)鏡具有很高的角分辨率，其觀測波段將覆蓋從光學(xué)到近紫外線的多個(gè)波段，它將成為世界其它地方的觀測設(shè)備的重要補(bǔ)充，例如“大口徑全天巡視望遠(yuǎn)鏡”（LSST）。據(jù)LSST項(xiàng)目成員、中國科學(xué)院國家天文臺的宇宙學(xué)家詹虎介紹，美國的“大口徑全天巡視望遠(yuǎn)鏡”的口徑為8.4米，將安裝在智利帕瓊山天文臺，計(jì)劃在2018年初光。如果中國的巡天任務(wù)能夠成功立項(xiàng)，通過與國際同行的合作，中國科學(xué)家將會(huì)做出更多新的科學(xué)貢獻(xiàn)。詹虎表示，“通過巡天觀測，你總能夠發(fā)現(xiàn)一些預(yù)料之外的事情。當(dāng)前的物理學(xué)還不能解釋暗能量，這讓我們有可能會(huì)發(fā)現(xiàn)一些革命性的物理規(guī)律。”
Victor F Weisskopf（September 19，1908-April 22，2002）生于奧地利，是一位美國猶太裔理論物理學(xué)家。他曾隨海森伯、薛定諤、泡利和玻爾做博士后工作。二戰(zhàn)期間在洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室，參與了曼哈頓計(jì)劃，之后反對核武器擴(kuò)散。戰(zhàn)后他加入了麻省理工（MIT）物理系，并成為系主任。在那里，他被他的朋友們親昵地稱為ViKi，并以優(yōu)秀的理論物理學(xué)家和科學(xué)政治家雙重身份被大家所敬重。
1974年10月17、18號，MIT為Victor舉行了一個(gè)慶祝會(huì)，與會(huì)者們選了自己覺得能引起Viki興趣的論題進(jìn)行演講。編者從中選了一部分論題進(jìn)行整理，于1976年發(fā)表為“美國物理協(xié)會(huì)會(huì)議第28期會(huì)刊”，本書是這一會(huì)刊的再版。慶祝會(huì)的輝煌與本書各位作者杰出的地位不僅反應(yīng)了他一生對現(xiàn)代物理的重要貢獻(xiàn)：線性變化理論、標(biāo)量場的量子化、量子電動(dòng)力學(xué)、核反應(yīng)、殼模型的建立、強(qiáng)子的結(jié)構(gòu)；也反應(yīng)了他作為歐洲核子研究委員會(huì)理事長、MIT物理學(xué)院院長、高能物理顧問委員會(huì)主席、公共場合自然科學(xué)的代言人對社會(huì)與物理界所起的作用。
本書共有11章：1.James Killian的開場白；2.Hans Bethe的能源問題，其中的分析可以延用至今，“去年，中東一桶油要3美元，今年大概要10美元甚至更多”，現(xiàn)在，當(dāng)然，一桶油大概要花費(fèi)100美元；3.Julian Schwinger的深度非彈性散射的無模式看法，這場會(huì)議一個(gè)重要的歷史意義在于它發(fā)生在理論物理因?yàn)榭淇硕l(fā)生的轉(zhuǎn)化階段，本章與第6章分別代表了這之前與這之后兩個(gè)階段；4.E.M.Purcell的低雷諾數(shù)下的生活，他教人們怎么在粘稠的液體下游泳；5.T.D.Lee的高密度物質(zhì)的一種新的可能存在形態(tài)；6.Murray GellMann的夸克、輕子與玻色子的世界；7.Ben R.Mottelson的角動(dòng)量對原子核的作用；8.S.M.Ulam的對數(shù)學(xué)家有用的物理，數(shù)學(xué)家都是從公理家推出定理，但物理學(xué)家不是這樣的，他們試圖從定理（觀察現(xiàn)象）中推出公理（自然法則）；9.Max Delbruck的亞里士多德是怎么發(fā)現(xiàn)DNA的，他覺得亞里士多德的物理簡直是一個(gè)大災(zāi)難，但是生物想法―一代傳向下一代是定好的―直指DNA；10.W.K.H.Panofsky的軍備控制談判的可行性；11.David Hawkins的第三種文化，本章的重點(diǎn)在進(jìn)化與倫理。
本書內(nèi)容廣泛，深入淺出，許多演講對于我們理解夸克前與夸克后時(shí)代各方所持的觀點(diǎn)有很大幫助，不僅適合對物理感興趣的學(xué)生們作為課外書閱讀，也適合于物理學(xué)研究人員閱讀，甚至于對軍事、人文等學(xué)科感興趣的研究人員也會(huì)覺得本書很有意思。
不管此次阿爾法磁譜儀是否發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)，各國科學(xué)家們都希望有關(guān)暗物質(zhì)起源的問題能夠變得更加明朗。
什么是暗物質(zhì)？在回答這個(gè)問題以前，我們先回顧一段有趣的歷史。
自從牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律以來，人們嘗試用萬有引力理論來解釋太陽系的行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律。盡管萬有引力的解釋在開始時(shí)是非常成功的，但在解釋天王星運(yùn)動(dòng)時(shí)卻無法得到令人滿意的結(jié)果，天王星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和萬有引力的預(yù)言有明顯的差異。法國天文學(xué)家U.Le Verrier和英國天文學(xué)家J.C.Adams猜測天王星的異常也許不是萬有引力規(guī)律出了問題，而是在太陽系中還存在一顆當(dāng)時(shí)還沒有發(fā)現(xiàn)的行星，這顆行星的引力使得天王星的運(yùn)動(dòng)偏離了原來預(yù)期的軌道。根據(jù)他們的預(yù)言，于1846年由J.G.Galle發(fā)現(xiàn)了這顆行星，即海王星。
“由行星運(yùn)動(dòng)異常從而猜測到另外一顆未發(fā)現(xiàn)的行星的存在，非常類似今天我們關(guān)于暗物質(zhì)的認(rèn)識。”中科院高能物理所研究員畢效軍說。
大約80年前，天文學(xué)家意外發(fā)現(xiàn)，一些星系團(tuán)中的星系運(yùn)動(dòng)速度比預(yù)想中更快，光靠所看到的這些發(fā)光物質(zhì)（當(dāng)時(shí)人們還沒發(fā)現(xiàn)星系團(tuán)中大量存在-x射線氣體，它們才是星系團(tuán)中普通物質(zhì)的主體）所產(chǎn)生的引力場根本無法束縛住它們。因此，大家便猜測這些星系團(tuán)中應(yīng)該有種看不見的神秘物質(zhì)，也一起貢獻(xiàn)著引力，拉住了星系。
“雖然我們從來沒有直接‘看到’宇宙中存在這種物質(zhì)，但我們卻發(fā)現(xiàn)了由于這種物質(zhì)的引力作用對于其他可見的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的影響，這就是我們斷定宇宙中存在這種物質(zhì)的理由。”畢效軍說。
這種物質(zhì)的存在，在隨后幾十年中，又相繼被各種天文觀測間接證明。
目前被廣為接受的說法認(rèn)為，它們是一種特殊的物質(zhì)，很可能是一種不參與電磁相互作用的、我們已知的粒子（如質(zhì)子、電子、中子等）之外的全新粒子。
“這種物質(zhì)不發(fā)光，也就是不發(fā)出電磁波，所以看不見。于是，我們就稱它為暗物質(zhì)。”中科院高能物理所研究員、博士生導(dǎo)師張新民說，“與通常物質(zhì)一樣，暗物質(zhì)有引力作用。這個(gè)引力效應(yīng)讓天文學(xué)家在宇宙空間發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)占宇宙的23%，另外73%是暗能量。而組成我們身邊這個(gè)世界的‘常規(guī)物質(zhì)’只占4%。”
雖然，人們早已經(jīng)猜測到暗物質(zhì)可能存在，但一直以來從未明確探測到暗物質(zhì)粒子，因此，還不能確定暗物質(zhì)的性質(zhì)。
目前，尋找暗物質(zhì)粒子、研究暗能量的物理本質(zhì)、探索宇宙起源及演化的奧秘、結(jié)合粒子物理和宇宙學(xué)的研究已成為21世紀(jì)天文學(xué)和物理學(xué)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢。世界各國都在集中人力、物力和財(cái)力組織攻關(guān)，開展這一重大交叉學(xué)科的研究。
2004年8月，美國國家科學(xué)與技術(shù)委員會(huì)公開的物理與天文學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略中，列出了新世紀(jì)要解答的11個(gè)難題，排在第一位和第二位的分別是“什么是暗物質(zhì)”、“暗能量的本質(zhì)是什么”。
那么，探測和研究暗物質(zhì)，其意義何在？
諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者李政道教授曾多次指出：“暗物質(zhì)是籠罩20世紀(jì)末和21世紀(jì)初現(xiàn)代物理學(xué)的最大烏云，它將預(yù)示著物理學(xué)的又一次革命。”
其實(shí)，很多物理學(xué)家和天文學(xué)家都開始有這樣的預(yù)感：今天物理學(xué)的情況與19世紀(jì)末20世紀(jì)初誕生相對論和量子論時(shí)非常類似。
“歷史經(jīng)過百年輪回，人類對物質(zhì)世界的認(rèn)識又一次處在了十字關(guān)口，暗物質(zhì)便是一個(gè)關(guān)鍵的突破口。因此，可以這么說，揭開暗物質(zhì)之謎將是繼哥白尼的日心說、牛頓的萬有引力定律、愛因斯坦的相對論以及量子力學(xué)之后，人們認(rèn)識自然規(guī)律的又一次重大飛躍。”國家天文臺研究員秦波說。
對此，張新民又做了進(jìn)一步的解釋。
“對于宇宙中4%的物質(zhì)，即所謂的通常物質(zhì)，我們已經(jīng)建立了一套非常完備的理論，即所謂標(biāo)準(zhǔn)模型，但是標(biāo)準(zhǔn)模型并不能描述宇宙中暗物質(zhì)的現(xiàn)象。這就表明，我們對于物質(zhì)的基本組元、基本結(jié)構(gòu)還有待進(jìn)一步的深入研究。而暗物質(zhì)是目前最明確的突破了標(biāo)準(zhǔn)模型的觀測現(xiàn)象，了解暗物質(zhì)的性質(zhì)就可能帶我們走進(jìn)基本粒子更加深入細(xì)微的結(jié)構(gòu)中，了解更加深刻、基本的物質(zhì)構(gòu)成的規(guī)律。在另一方面，了解暗物質(zhì)的性質(zhì)對于我們理解宇宙中像星系、星系團(tuán)這樣的大尺度的結(jié)果是如何在宇宙演化過程中形成也同樣具有重要的意義。”
暗物質(zhì)之所以“暗”，不僅是指它不發(fā)光，更重要的是它太難捉摸。
“每天可能有幾萬億個(gè)暗物質(zhì)以高速穿過你的身體，且未留下任何痕跡，讓你完全感受不到。”張新民做了個(gè)比較，56式半自動(dòng)步槍子彈出膛的速度是每秒700米，而這些暗物質(zhì)粒子卻是以每秒220千米的高速在運(yùn)動(dòng)，是前者的300倍。
如何“捕捉”住暗物質(zhì)？
首先，科學(xué)家們曾對這種物質(zhì)可能的形態(tài)做過很多理論上的猜測，例如，惰性中微子（Sterile neutrino）溫暗物質(zhì)、引力微子（Gravitino）溫暗物質(zhì)、軸子（hxion）冷暗物質(zhì)等。
張新民說：“就目前而言，被研究得最多也是最被粒子物理學(xué)家看好的暗物質(zhì)模型是所謂弱作用重粒子。主要因?yàn)檫@種粒子與普通物質(zhì)有弱相互作用，所以具有可探測性。相比之下，對于許多其他的暗物質(zhì)模型，由于其與普通物質(zhì)的相互作用更弱，在目前的實(shí)驗(yàn)水平下使得探測它們的可能性更小。”
接著，科學(xué)家們又想了很多種實(shí)際探測的實(shí)驗(yàn)辦法。
最初的辦法是天文觀測法，但是卻無法解答“暗物質(zhì)是什么”。后來，人們又采取間接探測和直接探測的辦法。前者，是探測暗物質(zhì)相互碰撞產(chǎn)生的普通物質(zhì)粒子信號，一般通過地面或太空望遠(yuǎn)鏡探測；后者，則是用原子核與暗物質(zhì)碰撞產(chǎn)生的信號。而在地面上，因?yàn)橛钪嫔渚€眾多，這些信號會(huì)對直接探測產(chǎn)生干擾，影響其鑒別能力。因此，地下實(shí)驗(yàn)室可以幫助探測器“擋”去干擾，讓其“靜心”工作。
“丁肇中團(tuán)隊(duì)所使用的阿爾法磁譜儀2號（AMS—02）當(dāng)然是目前靈敏度最高，也是最復(fù)雜、最昂貴的一臺暗物質(zhì)探測設(shè)備，代表了當(dāng)今科學(xué)實(shí)驗(yàn)的最高技術(shù)手段。在此之前，在不同的實(shí)驗(yàn)上都看到了一些‘反常’跡象，人們懷疑這些就是暗物質(zhì)的信號，但是由于實(shí)驗(yàn)的靈敏度還不夠，這些跡象都還無法確認(rèn)為暗物質(zhì)的信號。”畢效軍說。
除了阿爾法磁譜儀，其他實(shí)驗(yàn)，例如位于瑞士的大型強(qiáng)子對撞機(jī)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，以及深埋在中國四川錦屏地下的暗物質(zhì)探測器實(shí)驗(yàn)等也還都在進(jìn)行當(dāng)中，他們都可能在不遠(yuǎn)的未來有所新發(fā)現(xiàn)。
“世界范圍內(nèi)的暗物質(zhì)探測實(shí)驗(yàn)正在蓬勃發(fā)展，未來10年、20年將是暗物質(zhì)探測的黃金時(shí)代，肯定也會(huì)有所突破。”秦波說。
美國能源部所屬的費(fèi)米國家實(shí)驗(yàn)室是個(gè)高水平研究機(jī)構(gòu)，非常“陽春白雪”，但是它并沒有瞧不起“下里巴人”，而是十分注意開展對實(shí)驗(yàn)室所在社區(qū)的科普。
在費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的網(wǎng)站上，有老百姓提出的很多問題和實(shí)驗(yàn)室的解答。由這些問答，可見實(shí)驗(yàn)室對于科普的態(tài)度有多么認(rèn)真。
比如，有人問：費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室對本地區(qū)的經(jīng)濟(jì)帶來了什么？
答：費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的年度預(yù)算約3億美元。在2002財(cái)政年度，我們花了8800萬美元采購各類產(chǎn)品與服務(wù)，其中70％花在實(shí)驗(yàn)室所在的伊利諾伊州。特別是，實(shí)驗(yàn)室在DuPage縣的花費(fèi)高達(dá)1200萬美元。截至2006年1月，實(shí)驗(yàn)室擁有1985名員工。另外，世界各地有2500名科學(xué)家參與我們的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，其中很多人每年到費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室來工作，每次要呆幾天、幾個(gè)月甚至一整年，他們通常在實(shí)驗(yàn)室外面吃住。
問：在某些安靜的夜里，我和我的家人能聽到地下咚咚的振動(dòng)聲，這與你們加速器的運(yùn)行是否有關(guān)系？
答：我們的回答可能使您失望，費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的加速器不會(huì)產(chǎn)生任何噪聲和振動(dòng)。事實(shí)上，振動(dòng)會(huì)干擾加速器的運(yùn)行。我們的設(shè)備極其靈敏，遠(yuǎn)在阿拉斯加發(fā)生的一次地震引起的微弱振動(dòng)信號，它都捕捉到了。之后，我們只好重啟一次加速器。
問：今年（2002）我們在費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室周圍見到的鵝沒有往年春天多了，為什么？
答：最近幾年，鵝的孵化成功率一直在下降。這種現(xiàn)象首先發(fā)生在離居民區(qū)較遠(yuǎn)的孵化場所，后來發(fā)生于靠近高層建筑的地方。確切的原因還不清楚，但下面兩條理由可能沾邊，實(shí)際情形則可能是這兩個(gè)因素的綜合結(jié)果。一是天氣，孵化成功率的下降恰與寒春的到來相吻合。氣溫低，鵝卵就不易孵化。第二，可能草原狼和（或）水貂襲擊了鵝巢。最近幾年，費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室這一帶這兩種野獸的數(shù)量顯著增加。沒有證據(jù)表明，孵化成功率下降是由于人類活動(dòng)的干擾。如果人的干擾是原因，那么應(yīng)該在靠近居民區(qū)的地方問題最嚴(yán)重，而事實(shí)剛好相反，孵化率最低的是遠(yuǎn)離居民區(qū)的孵化場。
由以上幾個(gè)問答的例子可以看出，老百姓關(guān)心的東西五花八門，大大超出了高能物理學(xué)的范疇。
現(xiàn)在，費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室有一個(gè)專門的科普場館“萊德曼科學(xué)中心”，每周向公眾開放6天。2009年4月，該中心安排的活動(dòng)包括以下節(jié)目：“蟲子又回來啦！”“將粒子加速到高能”“6-8年級女生科學(xué)沙龍”“4-5年級女生科學(xué)沙龍”（注：美國從小學(xué)到高中畢業(yè)分為12個(gè)年級）及“家庭戶外活動(dòng)節(jié)”等等，內(nèi)容十分豐富。
我國的大學(xué)和科研院所，除了每年的“公眾開放日”外，面向公眾的科普宣傳是很少的，費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室給我們樹立了一個(gè)好榜樣。11063
【摘要】
［目的］ 觀察快中子加光子混合射線放射治療軟組織肉瘤的臨床療效。［方法］ 19例軟組織肉瘤患者接受快中子及光子根治性放射治療（根治放療組），36例為術(shù)后放療（術(shù)后放療組）。光子照射劑量為40～50Gy，快中子照射劑量為8～12 Gy。［結(jié)果］ 放療結(jié)束后根治性放療組3年、5年、8年生存率分別為47.4%，36.8%及26.3%；術(shù)后放療組分別為86.1％、69.6％及27.3％。放療后所有患者均未出現(xiàn)嚴(yán)重并發(fā)癥。［結(jié)論］ 快中子術(shù)后放療是治療軟組織肉瘤的有效手段。
【關(guān)鍵詞】 快中子 光子 放射療法 肉瘤
Fast Neutron Radiotherapy for 55 Cases with Soft Tissue Sarcoma
Abstract: ［Purpose］ To investigate the clinical response of soft tissue sarcoma by means of radiation combined fast neutron with photon. ［Methods］ Nineteen cases with soft tissue sarcoma underwent radical radiotherapy combined fast neutron with photon(radical radiotherapy group). Thirty，six cases underwent postoperative radiation(postoperative radiation group). The radiation dose of photon was 40~50Gy， and the dose of fast neutron was 8~12Gy. ［Results］ The 3，，5，and 8，year survival rates were 47.4%，36.8% and 26.3%， respectively in radical radiotherapy group， and were 86.1%， 69.6% and 27.3%， in postoperative radiation group respectively. No severe complication occurred in all patients. ［Conclusion］ Fast neutron of postoperative radiotherapy is an effective method for soft tissue sarcoma.
Key words: fast neutrons; photons; radiotherapy; sarcoma 軟組織肉瘤是一種較少見的惡性腫瘤，僅占全部惡性腫瘤的1%。快中子在軟組織肉瘤的放射治療中起著重要的作用。本研究為回顧性分析快中子加光子根治性放療及術(shù)后放療軟組織肉瘤的療效。
1 材料與方法
1.1 一般資料
1991年12月至2001年6月由解放軍總醫(yī)院推薦、北京快中子治癌協(xié)作組在中科院高能物理所用快中子加光子放射治療軟組織肉瘤55例。其中19例術(shù)后局部復(fù)發(fā)、無法手術(shù)切除或手術(shù)切除不完全的軟組織肉瘤行根治性放療（簡稱根治放療組）。另外36例為已行腫瘤切除或腫瘤擴(kuò)大切除術(shù)，術(shù)后2～4周行術(shù)后放療（簡稱術(shù)后放療組）。17例為兩次以上手術(shù)后，其中1例因局部腫瘤反復(fù)復(fù)發(fā)，第9次手術(shù)后行放療。全組男性32例，女性23例，年齡18～91歲，中位年齡40歲，平均年齡42.2歲。
1.2 病理類型
根治放療組纖維肉瘤8例，滑膜肉瘤4例，脂肪肉瘤2例，平滑肌肉瘤3例，惡性間皮瘤及惡性外周神經(jīng)鞘瘤各1例。術(shù)后放療組脂肪肉瘤13例，滑膜肉瘤8例，纖維肉瘤4例，惡性纖維組織細(xì)胞瘤3例，平滑肌肉瘤3例，橫紋肌肉瘤2例，惡性間皮瘤2例，血管肉瘤1例。
1.3 病變部位
根治放療組軀干8例，四肢10例，頸部1例。術(shù)后放療組軀干14例，四肢16例，頭頸6例。
1.4 分 期
根據(jù)Russell的GTNM分期方法，根治放療組Ⅰ期3例（Ⅰa期1例，Ⅰb期2例），Ⅱ期5例(Ⅱa期2例，Ⅱb期3例)，Ⅲ期5例(Ⅲa期2例，Ⅲb期1例，Ⅲc期2例)，Ⅳ期6例。術(shù)后放療組Ⅰ期10例（Ⅰa期4例，Ⅰb期6例），Ⅱ期12例(Ⅱa期6例，Ⅱb期6例)，Ⅲ期14例(Ⅲa期8例，Ⅲb期4例，Ⅲc期2例)。
1.5 治療方法
用快中子加光子混合線束進(jìn)行根治性放療。先用6～10MeV光子大野照射40Gy～50Gy，每次2Gy，每周5次，再用中科院高能物理所35MeV質(zhì)子（P）打擊鈹 (Be) 靶產(chǎn)生的平均能量為20MeV的快中子進(jìn)行照射。快中子照射劑量為8Gy～12Gy， 每周2次，每次0.8Gy～1.4Gy。
1.6 照射范圍
光子照射范圍根據(jù)腫瘤病理分級而定，病理分級Ⅰ級，腫瘤直徑小于5cm，照射野超出腫瘤邊緣5cm。病理分級 Ⅲ級，腫瘤直徑大于10cm，照射野應(yīng)超出腫瘤邊緣10cm～15cm。多次術(shù)后復(fù)發(fā)或腫瘤邊界不清，照射野適當(dāng)擴(kuò)大，必要時(shí)包括整塊肌肉。快中子照射范圍主要集中在原發(fā)的腫瘤區(qū)域。
1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法
采用χ2檢驗(yàn)，P
2 結(jié) 果
2.1 兩組療效
根治放療組放療結(jié)束后，完全緩解（CR）2例，部分緩解（PR）8例，無變化（NC）9例。19例患者中3年、5年及8年生存率分別為47.4%（9/19），36.8%（7/19）及26.3%（5/19）。1例Ⅱ期放療后PR者，于放療后2個(gè)月行腫瘤切除，隨訪時(shí)已無瘤生存6年2個(gè)月。另1例Ⅱ期患者腫瘤位于右側(cè)胸壁，3次手術(shù)后復(fù)發(fā)，無法再行手術(shù)切除，經(jīng)放療后達(dá)到PR，于放療后1.5個(gè)月行腫瘤切除，3年后（照射野外）右腋部出現(xiàn)腫瘤轉(zhuǎn)移，行截肢術(shù)，隨訪時(shí)已存活5.5年，但胸片疑出現(xiàn)肺轉(zhuǎn)移。8例死亡者中7例死于遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，1例死于局部未控。
術(shù)后放療組3年、5年及8年生存率分別為86.1％(31/36)、69.6％(16/23)及27.3％(6/22)。3年、5年及8年局控率分別為97.2％(35/36)、95.6％(22/23)及86.4％(19/22)。其中3年及5年生存率高于根治放療組（P＜0.05）。
2.2 并發(fā)癥
主要為皮膚紅斑、色素沉著、干性脫皮，嚴(yán)重者出現(xiàn)水泡、潰瘍、皮膚及皮下纖維化。2例放療后手術(shù)者出現(xiàn)手術(shù)切口延遲愈合，但均在1個(gè)月內(nèi)痊愈。6例術(shù)后放療組患者皮膚出現(xiàn)水泡，2例放療半年后照射野內(nèi)出現(xiàn)潰瘍，1例自愈，另外1例經(jīng)植皮后痊愈。1例腹股溝部放療后半年出現(xiàn)下肢中度水腫，經(jīng)用激素及利尿劑治療后水腫消退。
3 討 論
軟組織肉瘤的治療首選外科手術(shù)切除，對于無法手術(shù)切除或手術(shù)切除不徹底的的軟組織肉瘤，放射治療是有效的治療手段。術(shù)前或術(shù)后行放射治療不但可以縮小手術(shù)范圍、降低局部復(fù)發(fā)率，而且可以保全肢體功能，提高患者生存質(zhì)量。由于軟組織肉瘤對目前常規(guī)應(yīng)用的低LET（linear energy transfer，LET）射線（高能X線、γ射線及電子線）放射敏感性低，局控率只有25%～38%[1]。而快中子為高LET射線，具有相對生物效應(yīng)(relative biological effectiveness， RBE)高、克服腫瘤細(xì)胞乏氧、受腫瘤細(xì)胞周期影響小及潛在致死損傷的修復(fù)少等生物學(xué)優(yōu)點(diǎn)。快中子治療軟組織肉瘤比常規(guī)低LET射線RBE高，可達(dá)3.0～4.5。因此，為了提高軟組織肉瘤的療效，同時(shí)減輕單純快中子照射后正常組織的放射損傷，我們采用快中子加光子混合射線治療軟組織肉瘤，以期達(dá)到提高療效，減輕正常組織損傷的目的。
Schonekaes等[2]以非隨機(jī)分組方式在161例軟組織肉瘤患者中對比了快中子加光子混合射線照射與單光子放療的結(jié)果，認(rèn)為治療手術(shù)切緣陽性及G1和G2級軟組織肉瘤時(shí)，快中子治療的效果優(yōu)于光子放療。Schwarz等[3]1998年總結(jié)歐洲11個(gè)中心治療1 171例軟組織肉瘤的結(jié)果表明，無法手術(shù)切除及術(shù)后腫瘤殘留的患者可從快中子放療中獲益，局控率達(dá)50%。2001年Schwartz等[4]報(bào)道用快中子治療的66例軟組織肉瘤病人的89個(gè)病灶，腫瘤大多位于軀干和四肢。73%病灶單用快中子治療，其余病灶用快中子加光子混合線照射。快中子劑量為18.3nGy (4.8nGy～22nGy)，42例單病灶患者為根治性放療，31例（其中7例曾用中子治療）病人41個(gè)病灶為姑息性放療。35例根治放療病人中的30例（85%）腫瘤未切凈，行術(shù)后放療。34個(gè)（82%）未能切除的病灶行姑息性放療。35例病人（53%）為復(fù)發(fā)病例。姑息性和根治性病例中位隨訪6個(gè)月（2～47個(gè)月）和38個(gè)月（2～175個(gè)月）。根治組4年局部無復(fù)發(fā)存活率為68%，無遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移存活率為59%，無瘤生存率68%，總生存率為66%。姑息組1年局部無復(fù)發(fā)存活率為62%。21/27（78%）姑息性治療病灶臨床治療有效。作者認(rèn)為快中子放療是根治性及姑息性治療軟組織肉瘤的有效措施。
本組術(shù)后局部復(fù)發(fā)、無法手術(shù)切除或手術(shù)切除不完全的軟組織肉瘤行根治放療的局控率為52.6%，5年生存率為36.8%，比國外報(bào)道用快中子治療不能手術(shù)的軟組織肉瘤略低[5，6]。術(shù)后放療組局控率、生存率與國外報(bào)道快中子治療軟組織肉瘤局控率91.5％，70%患者存活（隨診 6～102個(gè)月，中位隨診30.9個(gè)月）基本一致[7]，均優(yōu)于光子的療效[8，9]。放療后均未出現(xiàn)嚴(yán)重并發(fā)癥，死亡的主要原因?yàn)檫h(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。
我們認(rèn)為快中子加光子混合射線既可以避免單純快中子放療所引起的嚴(yán)重的放射損傷，又可以提高軟組織肉瘤的療效，是治療軟組織肉瘤的有效手段，尤其對術(shù)后放療患者療效更佳。
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閱讀下列文字，完成16-20題。
由高能加速器或?qū)ψ矙C(jī)產(chǎn)生的新粒子用大型粒子探測器來觀測。將探測器安裝在對撞機(jī)
的粒子對撞區(qū)，盡可能把對撞點(diǎn)包圍起來，以得到最大的接收立體角。
所有大型粒子探測器都是多種探測器的組合體，原理相似，結(jié)構(gòu)各異，規(guī)模不等。各種探
測器的基本原理是使帶電粒子在穿過物質(zhì)時(shí)，由于電離效應(yīng)、輻射效應(yīng)等留下徑跡，——①
電子學(xué)方法和計(jì)算機(jī)手段捕捉這些信息，——②加以放大、分析處理，——③得到粒子的·．
能量、速度、動(dòng)量等。
探測器的一個(gè)重要指標(biāo)是粒子的分辨率，通常是由測得的粒子能量、速度、動(dòng)量等得到粒
子的質(zhì)量，或根據(jù)不同粒子與物質(zhì)相互作用的特性來確定粒子的類別。當(dāng)今的探測器都充分
利用大型計(jì)算機(jī)來進(jìn)行數(shù)據(jù)的獲取和分析。
隨著能量的增加，探測器更加龐大和復(fù)雜。對撞后產(chǎn)生的粒子數(shù)增多，對觸發(fā)速率、數(shù)據(jù)
獲取率、電子學(xué)和探測器計(jì)數(shù)率、探測器的抗輻照能力、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理和分析能力都提出了
更高要求。在電子對撞機(jī)上的探測器大多是對稱的，而在德國的HERA~-E作的探測器則前
后不對稱，以適應(yīng)電子、質(zhì)子能量不同的要求。
工作在北京正—負(fù)電子對撞機(jī)上的北京譜儀(BES)是我國自行設(shè)計(jì)、制造的粒子探沿器，
是國際上在該能區(qū)工作的最先進(jìn)的探測器之一，運(yùn)行3年來獲得的物理結(jié)果受到了國際上的
關(guān)注。1992年，完成τ輕子質(zhì)量的精確測量，對過去的結(jié)果修正了7．2兆電子伏，將精度提高
了10倍，為解決，壽命、分析比與標(biāo)準(zhǔn)模型框架之一的輕子普適性理論的矛盾問題起了關(guān)鍵
作用。該結(jié)果在國際高能物理大會(huì)上宣布后引起普遍的重視，專家們認(rèn)為這是近幾年高能物
理最重要的實(shí)驗(yàn)之一。此外，它還在J／4、粲物理研究方面取得了令人矚目的結(jié)果。這一系列
的成果已得到國際高能物理同行的承認(rèn)，說明我國在τ輕子和粲夸克領(lǐng)域的研究方面已在國
際高能物理界占有一席之地。
16．對探測器表述有誤的一項(xiàng)是：
A．一般安裝在粒子對撞區(qū)，盡可能把對撞點(diǎn)包圍起來，以得到最大的接收立體角
B，其探測方法是用電子學(xué)方法和計(jì)算機(jī)手段捕捉帶電粒子穿過物質(zhì)時(shí)留下的徑跡
C．探測器能測得粒子能量、速度、動(dòng)量等來確定粒子的類別
D．各種探測器原理相似，但結(jié)構(gòu)不同，安裝位置也不相同
17．高探測器的粒子分辨率與下面哪一項(xiàng)無關(guān)?
A．觸發(fā)速率
B．計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理和分析能力
C．探測器對稱安裝
D．探測器抗輻照能力
18．分析有誤的一項(xiàng)是：
A．探測器前后不對稱，擴(kuò)展了對不同能量的電子、質(zhì)子探測的能力
B．HERA與BES都是性能先進(jìn)的探測器
C．從粒子的能量、速度、動(dòng)量可以推知粒子的質(zhì)量
D．τ輕子是一種粒子
19．劃線處這一系列的成果指的不是下列哪一項(xiàng)：
A。完成，輕子質(zhì)量精確測量
B．有益于解決分枝比標(biāo)準(zhǔn)模型框架之一的輕子普適性理論的矛盾問題
C．在國際高能物理大會(huì)上引起普遍重視
D．在J／4、粲物理研究方面取得了令人矚目的結(jié)果
20．文中①-③處應(yīng)填人的詞是：
A．拿／于是／從而
B．用／再／以
C．以／再／于是
D．用／以／不填
閱讀下列文字，完成21-25題
在5000萬年到7000萬年前，一類或幾類陸生哺乳動(dòng)物第二次入水，其中有些還適應(yīng)了淡
水生活。由它們逐漸形成了進(jìn)化樹上的新分支——鯨目。它分為三個(gè)亞目：古鯨亞目、齒鯨亞
目、須鯨亞目。其中古鯨亞目的種類于始新世晚期滅絕。白堊紀(jì)末期曾經(jīng)統(tǒng)治地球的恐龍類
全部滅絕，原始的哺乳動(dòng)物，特別是真獸類繁榮起來。其中有蹄類由其祖先踝節(jié)類演化而生。
第三紀(jì)初期，這羌動(dòng)物特別是其中的與豬、鹿、駱繽紛相近的偶蹄類中的部分種類返回海中生
活，逐漸產(chǎn)生最早的鯨類：古鯨亞目。
研究者們在巴基斯坦發(fā)現(xiàn)了由陸生向水生演變的鯨類過渡種Panic．usinachus化石。它
們生活于始新世早期，是一種在古Tethys海域淺水中捕魚為食的水、陸兩棲的動(dòng)物。由它再發(fā)
展成為完全水生的古鯨類。到這時(shí)，古鯨類與其祖先在結(jié)構(gòu)上已經(jīng)發(fā)生了很大的變化。
——有些科學(xué)家認(rèn)為古鯨亞目不是齒鯨亞目和須鯨亞目的直接祖先，——一般認(rèn)為
后者來源于前者為較滿意的推論。齒鯨類和須鯨類均來源于被認(rèn)為是與古鯨亞目中古鯨科同
源的祖先。齒鯨類起源于3000萬年前嶄新世界早期，而須鯨類在2700萬年前的中期出現(xiàn)。
現(xiàn)代齒鯨類和須鯨類是其祖先以兩種不同途徑進(jìn)化的產(chǎn)物：一類保留牙齒，并進(jìn)一步向單
根、圓錐型的同型齒演化，并逐漸增加牙齒數(shù)量。另一類失去了牙齒，而發(fā)展成了鯨須。
21．第一段所說的""5000萬年到7000萬年前”，指的是：
A，白堊紀(jì)末期B．始新世早期
C．始新世之前D．始新世中期
22．第一段：“這類動(dòng)物特別是……”中的“特別是”強(qiáng)調(diào)了：
A．偶蹄類動(dòng)物演變?yōu)轹L類是生物進(jìn)化的重要史實(shí)
B．某些有蹄類動(dòng)物的人水與鯨類的產(chǎn)生有最為密切的關(guān)系
C．返回海中生活是鯨類之所以產(chǎn)生的重要的環(huán)節(jié)
D．進(jìn)化為鯨類的是豬、鹿、駱駝相近的偶蹄類23．以上四段文字內(nèi)容概括起來表述為：
A．齒鯨類和須鯨類的進(jìn)化
B．原始哺乳動(dòng)物再次進(jìn)入水之后
C．鯨類的起源和進(jìn)化
D．古鯨類的分支及滅絕
24．以下幾種說法中符合上文意思的是哪一項(xiàng)?
A．始新世在白堊紀(jì)之后，正好是哺乳動(dòng)物返回水中生活的時(shí)代
B．齒鯨類起源于古鯨亞目滅絕之后
C．發(fā)現(xiàn)Pakieetusinachus化石，是在始新世早期
D．鯨類的形成，歷經(jīng)了數(shù)千年乃至上萬年的演化
25．文中第三段少了一組關(guān)聯(lián)詞，應(yīng)填人的一組是：
A．不僅…而且B．盡管…也
C．雖然…但是D．如果…那么
閱讀下文，回答第26~30題。
人們①將核反應(yīng)堆形象地比喻為核電站的“鍋爐”，在這種“鍋爐”里燒的是鈾、钚核
燃料。②，在核電站“鍋爐”這個(gè)家庭中，有一個(gè)特殊成員——快中子增殖反應(yīng)堆，簡稱
“快堆”，現(xiàn)在已成為核反應(yīng)中的佼佼者。在一般鍋爐里的燃料如煤、燃油等都是越燒越少，而
“快堆”的“燃料”卻越燒越多，——③成了魔爐。——④，從快中子增殖反應(yīng)堆這個(gè)名字本
身就可以看出，這里的增殖就是指能增殖燃料。
那么，“快堆”為什么會(huì)有這種本領(lǐng)嗎?這里，先要介紹一下同位素和核燃料。
鈾一235和鈾一238都是鈾的同位素，它們的質(zhì)子數(shù)同為92，而中子數(shù)分別為143和146。
而235和238就是質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和。天然鈾中，約有99．3％鈾一238，鈾一235只占0；7％。
在核反應(yīng)堆中，鈾一235如同優(yōu)質(zhì)煤，遇到中子就會(huì)產(chǎn)生裂變反應(yīng)；而鈾一238卻像煤矸石，遇
到中子大都不發(fā)生裂變，通常作為核電站的廢料處理，積壓量很大。
在“快堆”中用的核燃料是钚一239。：钚一239發(fā)生裂變反應(yīng)放出來的快中子，會(huì)被裝在反
應(yīng)區(qū)周圍的鈾一238吸收，又變成钚一239。就是說在核鍋爐中一邊“燒”掉钚一239，又一邊使
鈾一238轉(zhuǎn)為成新的钚一239，而且新產(chǎn)生的钚一239比“燒”掉的還多。這就使“快堆”的燃料
越燒越多。
“快堆”增殖核燃料把鈾資源的利用率提高了50—60倍。一座快堆核電站，·在5—15年的
時(shí)間內(nèi)可使燃料數(shù)量翻一番。“快堆”正好解決了熱中子核反應(yīng)堆產(chǎn)生的大量鈾一238廢料堆
積問題。通過建造快堆核電站，既能用鈾一238發(fā)電，又能增殖燃料。因此“快堆”被人們稱為
“明天的核電站鍋爐”。
26．本文主要說明的對象是：
A．核反應(yīng)堆B．鍋爐
C．“快堆”D．鈾
27．快堆的燃料能越燒越多的主要原因是哪個(gè)?
A．由于鈾一235遇到中子就會(huì)產(chǎn)生裂變反應(yīng)
B．由于钚一239能發(fā)生裂變反應(yīng)，而產(chǎn)生大量的鈾
C．由于钚一239裂變反應(yīng)放出的快中子，能被鈾一238吸收而變成新的钚一239
D．由于“燒”掉的钚少，而新產(chǎn)生的钚多
28，下面的說法中符合第一、第二兩個(gè)自然段內(nèi)容的一項(xiàng)是：
A．第一自然段主要說明“快堆”得名的原因
B．鈾、钚在燃燒過程中不斷增殖
C．“快堆”因其增殖迅速而得名
D．第二自然段中的“這種”指代增殖反應(yīng)
29．下列說法中全都不符合本文內(nèi)容的一組是：
①鈾一238根本不能裂變，因而是廢料
②在“快堆”中钚一239被置于反應(yīng)區(qū)中
③“快堆”的增殖功能主要靠裂變反應(yīng)
④變廢為寶是“快堆”的功能之一
⑤在熱中子反應(yīng)堆中，中子數(shù)量多的鈾同位素，能產(chǎn)生的能量也大
A．①②B．②③
C．③④D．①⑤
30．文中第一段①—④空中應(yīng)填人的詞是：
A．一般／因此／以至于／實(shí)際上
B．通常／所以／甚至／其實(shí)
C．不填／但是／簡直／于是
D．通常／然而／簡直／其實(shí)
閱讀下面一段文字，完成31~35題。
大家都知道，計(jì)算機(jī)的記憶能力是十分驚人的，即便是關(guān)掉電源以后，該記住的也不會(huì)忘
記。這是芯片的功勞。但是，有了瓦倫的發(fā)明，電子配件也可以有計(jì)算機(jī)芯片般良好的記憶能
力了。當(dāng)然，現(xiàn)在的蜂窩式移動(dòng)電話和數(shù)碼攝像機(jī)等電器中已經(jīng)配有非易失性芯片，但是，制
造成本非常昂貴，同常規(guī)芯片相比，速度也很慢。瓦倫的芯片制造成本和平常芯片的一樣低
廉，速度也同樣快。1998年4月，第一批新型芯片正式問世。同計(jì)算機(jī)芯片相比，電子設(shè)備上
的芯片顯得大多了，所以瓦倫戲稱他的發(fā)明為“大象芯片”——他的發(fā)明和得獎(jiǎng)完全是“意外之
財(cái)”：他們做試驗(yàn)時(shí)一時(shí)疏忽，把電路上的一個(gè)晶體管通了電，關(guān)掉電源后，晶體管內(nèi)還帶電。
以前從未注意到硅片做的晶體管還有這個(gè)特性，即便是注意到了，肯定也只是覺得好玩而已。
幾周以后，在某次電子會(huì)議休會(huì)時(shí)，瓦倫提到了他試驗(yàn)室里好玩的事，有位同行脫口指出，那很
可能會(huì)解決非易失性記憶問題!
瓦倫才真意識到，好玩的東西有好大的市場潛力。
31．瓦倫發(fā)明的“大象芯片”，規(guī)范的稱呼應(yīng)該是下面中的哪一個(gè)?
A．電子芯片
B．非易失性記憶晶體管
C．瓦倫的芯片
D．非易失性芯片
32．“這個(gè)特性”指代什么?
A．晶體管內(nèi)帶電
B．硅片做的晶體管帶電
C．晶體管燒熱后帶電
D．燒熱后的晶體管，停電后還帶電
33．“好玩的東西有好大的市場潛力”意思是：
A．計(jì)算機(jī)芯片與電子芯片比較，有其顯著的優(yōu)勢
B．非易失性記憶游戲終于成功地付諸生產(chǎn)
C．瓦倫的新型芯片以價(jià)格低廉、速度迅捷贏得了市場
D．電子設(shè)備上的芯片比計(jì)算機(jī)芯片的優(yōu)勢明顯
34．下列表述不符合文意的一項(xiàng)是：
A．“常規(guī)芯片”與“平常芯片”的含義不盡相同
B．文中的“新型芯片”“電子設(shè)備上的芯片”與“大象芯片”是指同一事物
C．新型芯片的成本與速度是瓦倫發(fā)明的意義之所在
D．成功孕于偶然，創(chuàng)造會(huì)在不經(jīng)意中光顧，計(jì)算機(jī)芯片的發(fā)明就是這樣
35．下列理解有誤的一項(xiàng)是：
A．計(jì)算機(jī)的記憶功能取決于芯片
B．瓦倫的發(fā)明并不能獲獎(jiǎng)，所以獲獎(jiǎng)是一項(xiàng)“意外之財(cái)”
c．瓦倫在實(shí)驗(yàn)中把晶體管燒得過熱是出于一時(shí)疏忽
D．瓦倫認(rèn)為這種實(shí)驗(yàn)很好玩
閱讀下面一段文字，完成36-40題。
利用生物技術(shù)手段借助螢火蟲的發(fā)光基因，美國弗吉尼亞大學(xué)史蒂夫·凱博士領(lǐng)導(dǎo)的研究
小組鑒定出第一個(gè)植物生物鐘基因。
長期以來，科學(xué)家們一直在探索植物周期行為——生理節(jié)律的奧秘。雖然這些行為與環(huán)
境條件有密切關(guān)系口光照長短等，但植物學(xué)家一直認(rèn)為生物鐘是植物感知外界條件的決定因
素。要鑒定生理節(jié)律的生物鐘基因，通常有兩個(gè)關(guān)鍵問題：第一，生理節(jié)律能否被檢測到，第
二，需要找到這種生理節(jié)律的異步個(gè)體。植物光合作用節(jié)律常規(guī)方法是難以檢測到的，史蒂夫
·凱領(lǐng)導(dǎo)的研究小組借助繭火蟲的發(fā)光基因；成功地解決了這一難題。
該研究小組把繭火蟲的發(fā)光基因作為標(biāo)記基因，使之與一種叫擬地南芥的植物的調(diào)控光
合作用基因相聯(lián)。待植物萌發(fā)后，噴施一種能使繭火蟲發(fā)光的化合物，結(jié)果每當(dāng)擬南芥的生物
鐘活化光合作用，幼苗便開始發(fā)光。這樣就容易地檢測出這種植物的光合作用節(jié)律。研究人
員發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)擬南芥植株的光合作用周期為24小時(shí)，但其中有些植株的光合作用周期介于
21—28小時(shí)之間。通過正常植株(光合作用周期為24小時(shí))和突變類型(周期介于21-28小
時(shí)之間)的遺傳圖譜比較，他們發(fā)現(xiàn)擬南芥控制光合作用的生物鐘基因位于第五染色體上。生
物鐘基因的發(fā)現(xiàn)，將有助于科學(xué)家深入了解植物是怎樣調(diào)節(jié)其生理節(jié)律的。
36．第一段中提到“植物生物鐘”，第二段提到“植物周期行為”、“生理節(jié)律”和“異步個(gè)體”。
對文中這四個(gè)概念理解正確的是：
A．四個(gè)概念完全相同
B．四個(gè)概念各不相同
C．前兩個(gè)概念相同，后兩個(gè)概念也相同
D．最后一個(gè)概念不同于前三個(gè)概念
37．對科學(xué)家能鑒定出生物鐘基因的前提的分析，理解錯(cuò)誤的一項(xiàng)是：
A．科學(xué)家已探索出植物生長的規(guī)律
B．用生物技術(shù)移植螢火蟲的發(fā)光基因
C．有辦法檢測植物生理節(jié)律
D．找到了被檢測植物的異步個(gè)體
38．以下四項(xiàng)是檢測的四個(gè)過程，對過程敘說有誤的一項(xiàng)是：
A．發(fā)光基因和調(diào)控光合作用基因相聯(lián)
B．受檢植物萌發(fā)后噴施能發(fā)光的化合物
C．生物鐘活化光合作用，幼苗開始發(fā)光
D．檢測出受檢植物的光合作用節(jié)律
39．從全文看，對借助螢火蟲基因的目的表述最恰當(dāng)?shù)囊豁?xiàng)是：
A．了解植物內(nèi)部和外界變化的因果關(guān)系
B．檢測植物生物鐘基因
C．繪制植物的遺傳圖譜
D．?dāng)喽ㄉ镧娀虻拇_切部位
40．以下說法不正確的一項(xiàng)是：
A。擬南芥的生物鐘活化光合作用對研究起了很大的作用
o．正常植株和突變植株不同在于光合作用周期不一樣
C．科學(xué)家還有待進(jìn)一步深入了解植物是怎樣調(diào)節(jié)其生理節(jié)律的
D．第一個(gè)植物生物鐘基因已被鑒定出閱讀下面的文字，完成41-45題：
下列植物生理的理論研究成果，是生物化學(xué)調(diào)控技術(shù)的依據(jù)。
(一)植物根莖葉的表面可以吸收具有生理活性的有機(jī)物質(zhì)。這些物質(zhì)一進(jìn)入植物體內(nèi)，
就可隨維管束的篩管液流與導(dǎo)篩水流傳布周身。植物的這種特性給農(nóng)用藥劑大開方便之門。
原來需要從根系吸收的礦質(zhì)元素中，有些元素易被土壤固定，因而不容易被植物吸收利用，若
采用溶液噴射的根外追肥，就能解決這個(gè)問題。此外，農(nóng)用藥劑可以“內(nèi)服”——注射法，并能
在體內(nèi)轉(zhuǎn)移與保留。一向“外敷”用作保護(hù)層的除害藥劑，只能對覆蓋的枝條有效，用量大、期
限短。二者比較起來，已不可同日而語。
(二)溶液培養(yǎng)植物成功，確定了營養(yǎng)代謝所需的水份與必需的礦質(zhì)元素的性質(zhì)和數(shù)量，成
為合理、定量灌溉與施肥的依據(jù)，并給無土栽培作出了榜樣。自然資源在太陽的操縱下，不僅
供給植物生活的能量，還給植物個(gè)體發(fā)育提供必需的生態(tài)環(huán)境。再通過植物體內(nèi)部的相互影
響，植物的遺傳性狀才能實(shí)現(xiàn)。植物為了維持生存，依靠感應(yīng)性來適應(yīng)氣候中光、溫和季節(jié)周
期的變化，以及逆境的脅迫。植物常在敏感部位受到刺激后，便發(fā)出信使在體內(nèi)傳遞，影響效
應(yīng)部位反應(yīng)出來。研究發(fā)現(xiàn)，這些信使是激素一類的生物化學(xué)物質(zhì)，它們的生理活性強(qiáng)、功能
各異，化學(xué)結(jié)合比較簡單，可以人工模擬與批量合成。無論是內(nèi)原激素，還是人工調(diào)節(jié)劑，在植
物上微量施用，就會(huì)啟發(fā)顯著的生理變化。
41．“根外追肥”的植物生理依據(jù)有哪些?選出判斷正確的一項(xiàng)：
①農(nóng)用藥劑具有生理活性，可以進(jìn)入植物體內(nèi)。
②植物根莖葉可以吸收噴灑在表面的農(nóng)用藥劑。
③植物體內(nèi)篩管液流、導(dǎo)篩水流遍布于各部位。
④不需要根系吸收，可防止土壤固定某些元素。
⑤農(nóng)用藥劑進(jìn)人植物體，可經(jīng)維管束傳布周身。
A．①⑤B．②⑤
C．②④D．③④
42．對“溶液噴射”可“傳布周身”與“外敷”“只能對覆蓋的枝條有效”這一說法，解釋不恰當(dāng)
的一項(xiàng)是：
A．使用的農(nóng)用藥劑未必相同。
B．前者針對“根系吸收”而言，后者針對“內(nèi)服”而言。
C．是兩種不盡相同的操作。
D．使用的農(nóng)用藥劑配制的濃度未必相同，后者濃于前者。
43．“自然資源在太陽的操縱下”指的是：
A．水分、礦質(zhì)元素在日照下產(chǎn)生能量，造成特定環(huán)境。
B．氣候中，光、溫和季節(jié)周期性的變化。
C．植物從日照中獲得能量和必需的生態(tài)環(huán)境。
D．日照對植物實(shí)現(xiàn)遺傳性狀所具有的決定性的作用。
44．“就會(huì)啟發(fā)顯著的生理變化”，“生理變化”指的是：
A．植物體內(nèi)部的相互影響以實(shí)現(xiàn)遺傳性狀。
B．植物為了生存，適應(yīng)環(huán)境的變化與脅迫。
C．植物的敏感部位發(fā)出的信息在體內(nèi)傳遞。
D．植物的某些部位接受刺激發(fā)生的反應(yīng)效應(yīng)。
45．文中“信使”的功能和特性有：
①激素一類的生物化學(xué)物質(zhì)
②化學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜
③可以人工模擬與批量合成
④生理活性強(qiáng)、功能各異
A．①③④B．②③④
C．①②④D．①②③
參考答案
第一部分
1．A2．B3．D4，B5．C6．B7．B8．B9．C10．B
11．B12．C13．C14．D15．A
第二部分
16．C17．C18．B19．C20．B21．B22．B23．C24．B25．C
