以高能所为基地的大型国际合作实验
北京谱仪是由多种探测器组成的大型通用谱仪,安装在北京正负电子对撞机储存环的南对撞点上,用于探测并记录正负电子对撞后在纳秒时间尺度内发生的全过程。第一代北京谱仪(BES)于20世纪80年代完成建造,第二代北京谱仪(BESII)于20世纪90年代完成改造,第三代北京谱仪(BESIII)于2008年建造完成并投入运行。
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第一代北京谱仪(BES)
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第二代北京谱仪(BESII)
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第三代北京谱仪(BESIII)
BESIII是目前我国最大的单台科学仪器,完全由我国科学家自行设计与建造。BESIII长11米,宽6米,高6.5米,重约650吨,连同基座整体质量达800吨,主要包括主漂移室、飞行时间计数器、电磁量能器、缪子鉴别器四个子探测器以及磁场为10000高斯的大型超导磁铁和轭铁。BESIII采用国际最新的粒子探测和电子学技术,其制造和加工涵盖了物理设计、精密机械加工、材料、低温超导、快电子学、大规模数据获取与处理技术等,性能指标达到或超过国际先进水平。
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科研人员正在进行主漂移室信号丝安装
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飞行时间计数器探测器
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电磁量能器推入北京谱仪
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缪子鉴别器安装完成
BESIII实验拥有世界最大的J/ψ、ψ’和ψ(3770)数据样本以及2-4.6GeV大范围的能量扫描数据,为粲物理、粲偶素与类粲偶素、轻强子谱、τ以及其他相关研究奠定了基础。BESIII国际合作组包含来自13个国家的56所大学和研究机构的约450名合作组成员。
北京谱仪实验取得重要物理成果
1、精确测量τ轻子质量 获国家自然科学二等奖
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BES实验1992年对τ轻子质量的测量,修正了以前的实验结果,并将测量精度改善了10倍,验证了轻子普适性。至今仍是世界上最为精确的测量之一。
2、粲偶素物理实验研究 获国家自然科学二等奖
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BES实验系统研究了粲偶素的性质,发现大量新衰变模式,观察到新现象和新规律,向当时的理论认识提出了挑战,奠定了我国在该领域的国际领先地位。
3、2-5 GeV能区R值精确测量 获国家自然科学二等奖
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R值测量误差是导致标准模型理论计算不确定性的重要因素之一。BESII实验在2-5GeV能区测量了R值,将其精度由原来的15%左右改善到6-7%,是当时国际高能物理高精度测量前沿的重要成果之一。
4、发现ψ(3770)非DD-bar衰变 获国家自然科学二等奖
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BESII实验首次发现DD-bar阈上粒子ψ(3770)的非DD-bar衰变,打破了阈上粒子几乎100%衰变到DD-bar的传统认识,对于理解粲偶素及其衰变性质具有重要意义,引起很大国际反响。
5、发现X(1835)等新粒子 获国家自然科学二等奖
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BESII实验发现正反质子不变质量阈值处有一个奇异的增长,可能是质子反质子束缚态。随后又发现X(1835)新粒子并观测到其完整的共振峰结构。BESIII实验确认了X(1835)的存在,并发现两个新的共振态。
6、发现四夸克物质Zc(3900)
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BESIII实验在2013年采集的数据中发现一个新的共振结构,命名为Zc(3900)。它含有一对粲夸克和反粲夸克且带有电荷,提示其中至少含有四个夸克,可能是科学家长期寻找的一种奇特态粒子。
论文被Physical Review Letters编辑推荐,并配发题为《新粒子暗示存在四夸克物质》的评论;Nature杂志发表题为《夸克“四重奏”打开物质世界新大门》的报道。在美国Physics杂志公布的2013年物理学领域十一项重要成果中,“发现四夸克物质”位列榜首。该成果入选2013年度“中国科学十大进展”。