王貽芳代表:「十四五」爭取完成CEPC所有技術設計和關鍵技術預研

「最近,我們生產的環形正負電子對撞機(CEPC)中的核心部件『超導高頻腔』取得突破,可以媲美國際最好水平。另外,速調管的第一階段樣機去年也基本達標。這兩個部件是CEPC最關鍵的設備,也是科研團隊此前心里最沒有底的設備,但我們最終實現了國內製造,並達到國際領先水平。」3月4日,接受科技日報記者采訪時,全國人大代表、中科院院士、中科院高能物理研究所所長王貽芳,語氣中帶着一絲興奮。

他表示,目前CEPC正在優化設計方案,科學家們力圖通過技術方案的設計、各種參數的重組,使設備達到最高性能,爭取「十四五」完成CEPC所有的技術設計和關鍵技術預研。

王貽芳代表:「十四五」爭取完成CEPC所有技術設計和關鍵技術預研

全國人大代表、中科院院士、中科院高能物理研究所所長王貽芳。受訪者供圖

對於CEPC,科學家們寄予厚望,他們希望藉此研究希格斯粒子、宇宙早期演化、反物質丟失、暗物質等一些未解的關鍵科學問題和新的物理規律。

「CEPC有上萬個部件,每個部件都要穩定可靠、『萬無一失』,如果每個部件都容忍哪怕萬分之一的失效率,那一萬個部件湊起來,設備的穩定運行將無從談起。」為了「萬無一失」,王貽芳帶領團隊向極致要質量。

CEPC將由加速器和探測器兩部分組成。超導高頻腔,是加速器的加速部件,「加速器通過微波加速,而微波被收納在一個金屬材質的超導高頻腔中,如果超導腔的超導材料無瑕疵、電阻很低,微波的損耗就會降到最低,設備運行所需的低溫功率就會降低,這會讓設備運行更穩定、更節省造價和運行費用。」王貽芳說,他們生產的超導高頻腔微波損耗率之低已經媲美國際水平。

此外,給超導高頻腔提供微波功率的速調管樣機在去年也基本達標,其功率和效率達到目前的國際先進水平,「核心指標是效率,轉化效率高的話,速調管的耗電少、成本低。我們設計的一款國際最高效率的速調管正在製造,今年年底就會出來。另外我們還要追求壽命長,可靠性高,這還需要時間來驗證。」

展現在CEPC面前的,還有一片星辰大海。王貽芳透露,目前,團隊還在繼續研究、優化設計束流對撞點,使得粒子探測器的性能最優。

「對撞點附近的空間有限,直徑大約五六米,長度大約六七米,而內部核心的束流對撞點只有十微米,束流管道也只有約兩厘米,要在束流管道外包裹一層層設備,填滿直徑五六米的空間,需要設備間嚴絲合縫地設計、裝配,並預留空間,方便電纜走線及未來的維修、拆卸。」王貽芳說,另一個挑戰在於,對撞點附近的輻射本底強,探測器是否能耐受,還需要摸索驗證。如何降低輻射,如何讓束流更聚焦等問題,科研團隊還在優化。

「設備的每一項技術都在探索中迭代,我們還要預估未來3-5年的技術發展潛力,並將那時的技術指標作為目前的設計基準,這要求我們對技術,對未來發展速度的預估都必須是正確的。」

江門中微子實驗是王貽芳領銜的又一項重大科學項目。他告訴科技日報記者,「目前,實驗站的隧道建設基本完成,現在正在建設水泥池,相關設備基本克服了技術困難,正在批量生產中,有些已經完成,今年下半年可以開始安裝。」王貽芳說,實驗的絕大部分部件都是在江蘇生產完成的,現在正在做安裝前的准備,因為大部分設備還要做測試,要檢驗它們是否合格,然後再清洗,組裝成模塊,再將模塊組裝成儀器。

「預計後年,實驗站將建成投入使用。」王貽芳說。

來源:cnBeta