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解密北京正负电子对撞机特种钢软得能擀面条

发布时间:2019-02-01 23:36:34

解密北京正负电子对撞机特种钢:软得能擀面条

北京正负电子对撞机(资料图)

武钢解密27年前为北京正负电子对撞机生产特种钢

78吨钢材软得能擀面条

对撞机:观察微观世界的显微镜

任务 揭秘微观世界

正负电子在对撞机里相向高速回旋、对撞,探测对撞产生的“碎片”——次级粒子并加以研究,就能了解物质微观结构的许多奥秘。虽然我们还不能预言这些研究结果将会有什么样的实际应用,但可以相信,微观奥秘的揭示一定会对人类的生活产生深远的影响,就像电磁波的发现已成为信息时代的先导、对原子核的研究导致了核能的广泛应用那样。

原理 对撞产生新粒子

电子对撞机是一个使正负电子产生对撞的设备。它将各种粒子(如正电子和负电子、质子等)储存在环形的高真空管道内,使之以接近光速的速度沿相反方向运动,在指定的点上(靶子)对撞。通过研究高能粒子与靶中粒子碰撞时产生的各种反应,研究其反应的性质,从而发现新粒子与新现象。

可以设想,用加速器的粒子轰击静止的靶,就像在一起交通事故中一辆汽车撞上另一辆停在路边的汽车,碰撞的威力就不够大(撞车的能量很大一部分要消耗到使停在路边的汽车向前冲上)。如果使两辆相向开行的高速汽车对头相撞,碰撞的威力自然就大许多倍。基于这种想法,科学家们在上世纪70年代初研制成功了对撞机。

外形 硕大的羽毛球拍

北京正负电子对撞机的外形,像一只硕大的羽毛球拍。圆形的球拍是周长240米的储存环,球拍的把柄就是全长202米的行波直线加速器。

改造

1988年10月,北京正负电子对撞机(BEPC)在中国科学院高能物理所建成。

2003年底,国家批准北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII)。该工程(BEPCII)是我国重大科学工程中最具挑战性和创新性的项目之一,于2004年初动工,2008年7月完工,2009年7月通过国家验收。

应用

目前在凝聚态物理、材料科学、地球科学、化学化工、环境科学、生物医学、微电子技术、微机械技术和考古等应用研究领域已取得了一大批成果:利用同步辐射光对高温超导材料进行深入研究;微机械技术方面,制成了直径仅4毫米的超微电机,这种电机在医疗、生物和科研等方面有独特用途。(张隽玮整理)

昨日长江获悉,被《人民》称为我国继原子弹、氢弹爆炸成功、人造卫星上天之后在高科技领域又一重大突破性成就的北京正负电子对撞机,运用到了武钢生产的特种钢材。这是时隔27年后武钢首次对外披露。

52岁的李东波曾参与轧制,目前任职武钢股份热轧总厂一分厂工艺技术室丁班作业长。至今回忆起来,他仍是一脸自豪,认为这是他33年工作经验中最牛的一次轧制。

距离北京正负电子对撞机竣工,已过去了27年。目前这台对撞机还在24小时运行。

据了解,北京正负电子对撞机是世界八大高能加速器中心之一,是我国第一台高能加速器,也是高能物理研究的重大科技基础设施,由长202米的直线加速器、输运线、周长240米的圆形加速器等组成,外形像硕大的羽毛球拍。

由于涉及诸多高端技术,对撞机的设计指标几乎都是当时的极限。

当时北京正负电子对撞机所需的,是一种含碳量极低的特种钢。在合金元素稳定的情况下,含碳量越低,强度越大,可用做电磁材料。

当年参与轧制的8名武钢职工,现在仅有李东波尚未退休。他告诉长江,那批货重约78吨,“在轧制过程中,材料软到能擀面条的程度,一拉就会断,但我们要把它轧好。”

按照当时的技术条件,全国可轧制的钢厂只有武钢一家。彼时全国首条热连轧生产线“1米7工程”已投产10年,对轧钢的厚度、宽度、凸度控制日趋成熟。

“轧制的前一天,我们接到通知,第二天要轧制一批特种钢

,领导叮嘱务必要一次成功,但没有告诉我们用途。”时任班长、已退休的陈燕国回忆说。那时的8人班组有3名技校生,在当时属于“高知”团队,因为轧钢出错率小、工种熟练,被选中参与轧制。

陈燕国说,因为没轧过这么软的材料,当时“心里直打鼓”。当年厂里的技术团队提醒说,注意调整张力和轧机的高度,尽量避免“鼓泡”。8人班组根据之前的生产经验,轧制前把各设备全部清理一遍,保证不把软得像面条似的材料挂破。

生产过程持续了约1个小时,78吨特殊钢材轧制完成。8个人围着这批钢材看了半天稀奇,但从外观上根本看不出特别之处。经过后续冷却等处理,这批钢材被运往外地。

当时在现场的热轧厂职工郭海洋告诉,遇到类似的特殊任务,万一轧制失败,废钢要即刻销毁,避免泄密。

1988年10月20日谜底揭晓,《人民》报道北京正负电子对撞机首次对撞成功。消息传回武汉,李东波等人才知道自己参与了如此重要的项目。他回忆说,此后热轧生产线上再未轧制过类似钢材。

2009年,北京正负电子对撞机完成5年改造,再次采用了武钢高性能无取向硅钢。

电子对撞机的核心器件是磁铁,而制造磁铁的主要材料就是硅钢片。北京正负电子对撞机的硅钢片全部采用的是武钢生产的无取向硅钢。不仅中国高能物理界制造高速器的磁铁材料全部是“武钢造”,而且在出口至日本、韩国、德国等国家的高能加速器磁铁的磁铁材料也全部是“武钢造”。

据悉,中国新一代电子对撞机将于2020年开始研发,将是目前运行中的北京正负电子对撞机能量的60倍。(张隽玮 通讯员朱满义)

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