◎ 科技日报采访人员 金凤
“最近 ， 我们生产的环形正负电子对撞机（CEPC）中的核心部件‘超导高频腔’取得突破 ， 可以媲美国际最好水平 。 另外 ， 速调管的第一阶段样机去年也基本达标 。 这两个部件是CEPC最关键的设备 ， 也是科研团队此前心里最没有底的设备 ， 但我们最终实现了国内制造 ， 并达到国际领先水平 。 ”3月4日 ， 接受科技日报采访人员采访时 ， 全国人大代表、中科院院士、中科院高能物理研究所所长王贻芳 ， 语气中带着一丝兴奋 。 他表示 ， 目前CEPC正在优化设计方案 ， 科学家们力图通过技术方案的设计、各种参数的重组 ， 使设备达到最高性能 ， 争取“十四五”完成CEPC所有的技术设计和关键技术预研 。
文章插图
全国人大代表、中科院院士、中科院高能物理研究所所长王贻芳 。 受访者供图
对于CEPC ， 科学家们寄予厚望 ， 他们希望借此研究希格斯粒子、宇宙早期演化、反物质丢失、暗物质等一些未解的关键科学问题和新的物理规律 。
“CEPC有上万个部件 ， 每个部件都要稳定可靠、‘万无一失’ ， 如果每个部件都容忍哪怕万分之一的失效率 ， 那一万个部件凑起来 ， 设备的稳定运行将无从谈起 。 ”为了“万无一失” ， 王贻芳带领团队向极致要质量 。
CEPC将由加速器和探测器两部分组成 。 超导高频腔 ， 是加速器的加速部件 ， “加速器通过微波加速 ， 而微波被收纳在一个金属材质的超导高频腔中 ， 如果超导腔的超导材料无瑕疵、电阻很低 ， 微波的损耗就会降到最低 ， 设备运行所需的低温功率就会降低 ， 这会让设备运行更稳定、更节省造价和运行费用 。 ”王贻芳说 ， 他们生产的超导高频腔微波损耗率之低已经媲美国际水平 。
此外 ， 给超导高频腔提供微波功率的速调管样机在去年也基本达标 ， 其功率和效率达到目前的国际先进水平 ， “核心指标是效率 ， 转化效率高的话 ， 速调管的耗电少、成本低 。 我们设计的一款国际最高效率的速调管正在制造 ， 今年年底就会出来 。 另外我们还要追求寿命长 ， 可靠性高 ， 这还需要时间来验证 。 ”
展现在CEPC面前的 ， 还有一片星辰大海 。 王贻芳透露 ， 目前 ， 团队还在继续研究、优化设计束流对撞点 ， 使得粒子探测器的性能最优 。
“对撞点附近的空间有限 ， 直径大约五六米 ， 长度大约六七米 ， 而内部核心的束流对撞点只有十微米 ， 束流管道也只有约两厘米 ， 要在束流管道外包裹一层层设备 ， 填满直径五六米的空间 ， 需要设备间严丝合缝地设计、装配 ， 并预留空间 ， 方便电缆走线及未来的维修、拆卸 。 ”王贻芳说 ， 另一个挑战在于 ， 对撞点附近的辐射本底强 ， 探测器是否能耐受 ， 还需要摸索验证 。 如何降低辐射 ， 如何让束流更聚焦等问题 ， 科研团队还在优化 。
“设备的每一项技术都在探索中迭代 ， 我们还要预估未来3-5年的技术发展潜力 ， 并将那时的技术指标作为目前的设计基准 ， 这要求我们对技术 ， 对未来发展速度的预估都必须是正确的 。 ”
江门中微子实验是王贻芳领衔的又一项重大科学项目 。 他告诉科技日报采访人员 ， “目前 ， 实验站的隧道建设基本完成 ， 现在正在建设水泥池 ， 相关设备基本克服了技术困难 ， 正在批量生产中 ， 有些已经完成 ， 今年下半年可以开始安装 。 ”王贻芳说 ， 实验的绝大部分部件都是在江苏生产完成的 ， 现在正在做安装前的准备 ， 因为大部分设备还要做测试 ， 要检验它们是否合格 ， 然后再清洗 ， 组装成模块 ， 再将模块组装成仪器 。
“预计后年 ， 实验站将建成投入使用 。 ”王贻芳说 。
来源：科技日报
编辑：张爽
审核：王小龙
【王贻芳|王贻芳代表：“十四五”争取完成CEPC所有技术设计和关键技术预研】终审：冷文生
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