★粒子物理论文摘要范文粒子物理论文摘要写

粒子物理论文摘要范文粒子物理论文摘要写 本文是关于粒子物理实验中精密时间间隔测量的电子学方法和技术的一个综述.描述了精密时间间隔测量在粒子物理实验中的作用,以及粒子物理实验对时间间隔测量系统的性能指标需求.讨论了时间间隔测量的基本电子学手段,并着重分析了时间内插技术的分类和实现方法. 本论文提出了对新型的大学核与粒子物理教学实验平台的概念,针对新型平台所要实现的优点给出了可行性的理论论证和实际的设计方案,并展示了已经完成的设计内容和实际使用情况.实践证明,我们所设计的新型教学实验平台不仅完全满足了传统教学的需要,更进一步增强了学生对核与粒子物理实验的理解,使得我校的实验教学水平将可以走上更高的台阶,对核物理学科的人才培养具有重要的意义. 本文的工作主要有以下几个方面： (1)对传统的核与粒子物理教学实验平台进行了深入的研究,重点着眼于对其结构组成、仪器功能和特点的分析,并结合中科大所开设的具体的实验课程内容以及教学经验对实验体系进行了研究和分析. (2)在实验平台的设计中大胆引入了可重构方案,成功完成了一套功能全面,性能优异的实验平台系统.平台的硬件部分充分利用了FPGA动态可重构性的优势,实现了通用化的数据采集和处理功能.新型平台在设计中实现了核实验仪器功能模块化,使用方便,扩展性强,易于开发新的实验. (3)采用LabWindows/CVI开发了以虚拟仪器为核心的软件平台.该软件平台圆满的实现了传统仪器设备的功能,而更加简洁易懂,易于操作.对实验教学起到了很好的推动作用. (4)实验平台的功能设计完全达到了预期效果,不但满足了传统的核物理实验仪器库功能上的需求,在性能上也已经达到甚至超过了传统实验仪器的性能指标. (5)对实验平台在教学中带来的进步和重要意义进行了深入的研究,提出了一些有建设性的意见,为今后的进一步改进和创新拓展了思路. 目前,新型教学实验平台己全面覆盖中国科学技术大学“核与粒子物理实验”的基础实验部分,并已在部分专业实验中得到应用.通过一段时间的实验教学,学生们对新型平台系统普遍反映良好,其使用方便、性能稳定,安全可靠的特点获得了师生们的一致认可.在未来的发展中,我们将对平台的功能进行完善并逐步推广到核物理实验体系中的其他实验当中. 本论文的主要特色在于： (1)对传统的实验平台体系进行了大幅度的改进,用可重构的模块化硬件体系取代了传统的核电子学仪器库,将目前最新的核电子技术和理念引入到了实验教学当中.新型实验平台的功能完善,使用灵活,并能够针对不同实验进行调整和改进. (2)使用新型实验教学平台进行学习,学生不但能顺利完成实验大纲所要求全部内容,还可以自主的对实验方案进行改进.我们会鼓励学生对实验内容进行探索,并自己发挥对实验方案和平台配置进行改进. (3)新型教学实验平台的设备相比传统系统进行了极大的精简、便于维护,同时对于想要建设相关核物理实验体系的院校来说,其建设周期大幅缩短,投入成本大大降低,是非常理想的选择. 波形数字化技术是未来粒子物理实验前端电子学非常重要的发展趋势之一,通过探测器波形,实验者可以获取其携带的所有物理信息.传统基于FADC (Flash ADC)的波形数字化技术路线不仅集成度低,成本高昂,而且随着采样率的提高,功耗越来越大,已经不能满足未来粒子物理实验发展的需求.新兴的基于开关电容矩阵(Switched-Capacitor Arrays:SCA)的波形数字化技术采用模拟采样+数字变换的路线,即：开关电容矩阵高速采样模拟信号,采样电荷再通过慢速高精度ADC数字化.该技术解决了高速采样和高精度A/D变换之间的矛盾,同时由于避免采用高速ADC,降低了系统的功耗.此外,基于开关电容矩阵的波形数字化技术在系统集成度和成本方面相对于FADC也具有明显优势. 随着电子科学技术的发展,基于SCA的专用集成电路(ASIC)技术已经趋于成熟.在国外已经出现了多款专为粒子物理实验前端电子学设计的SCA ASIC:比如瑞士PSI研究所MEG实验的DRS系列、位于地中海的ANTARES实验的ARS等.国内基于开关电容矩阵的波形数字化技术研究刚刚开始,目前还没有比较系统的报道.我们采用瑞士PSI研究所的SCA ASIC:DRS4,研究基于开关电容矩阵的波形数字化技术,以及其在粒子物理实验中的应用.论文的组织按章节如下： 第一章分析了当今粒子物理实验的特点,指出波形数字化技术是未来粒子物理实验前端电子学的重要发展方向之一.自上个世纪80年*始,基于FADC的波形数字化技术已经在很多物理实验中成功应用.然而,随着粒子物理实验的发展,该技术在系统集成度、功耗以及成本等方面已经跟不上粒子物理实验发展的步伐,取而代之的是基于开关电容矩阵的波形数字化技术.进入本世纪,相继有多个粒子物理实验选择基于SCA的波形数字化技术,并取得成功应用. 第二章阐述了基于开关电容矩阵的波形数字化的几种技术实现路线.SCA技术的发展和粒子物理实验的发展息息相关,一方面,不同实验需求的差别,催生了SCA ASIC的多种技术实现路线；另一方面,SCA ASIC技术的进步也推动了粒子物理实验的发展.该章归纳总结当今主流的SCA技术路线,并选择具有代表性的SCA芯片分类介绍. 第三章介绍了基于DRS4的两版波形数字化系统的设计；第四章介绍两版波形数字化系统的性能,及相关的修正算法,包括采样单元直流偏置误差补偿,采样间隔不均匀性修正等.在此基础上,评估系统的波形定时精度.该章中还探讨了基于PCB走线延时实现DRS4模拟通道采样内插的方法. 第五章探讨了基于DRS4的波形数字化技术在粒子物理实验中的应用.该章通过具体的物理实验,研究基于探测器信号波形提取粒子时间和电荷的方法. 第六章总结全文,并展望未来工作. 粒子物理开放存取出版资助联盟(SCOAP3)致力于把全世界范围内粒子物理研究机构和图书馆组织起来,把它们用于*粒子物理期刊的*经费转变为支持这些期刊进行开放存取出版的资助经费,通过这一资助模式实现粒子物理领域全部高质量期刊的开放存取出版.SCOAP3资助模式具有科学合理的运作流程,可节省粒子物理科研机构、图书馆*期刊的费用,为出版商提供稳定的收入,并且取消作者出版费用的做法也使出版商获得更多的投稿支持. 讨论了粒子物理中轻子和强子对称性,强和弱相互作用及相应的质量和寿命对称性,量子方程对称性,衰变和碰撞等各种对称性及其应用和统一及对称性破缺. 评述了xx年度诺贝尔物理学奖获得者南部阳一郎(Yoichiro Nambu)、小林诚(Makoto Kobayashi)和益川敏英(Toshihide Maskawa)的研究工作.南部由于发现了粒子物理中的自发对称破缺,这个低调而深刻的物理学家获得xx年度物理学诺贝尔奖的一半.小林诚和益川敏英关于CP不对称的工作,获得诺贝尔物理学奖的另一半.CP是英文电荷(Charge)以及宇称(Parity)的缩写,这里的电荷不完全是我们通常所说的电荷,电荷反演其实是粒子和反粒子之间的互换,宇称是空间的反演.1957年度诺贝尔物理学奖获得者李政道和 _发现发现宇称不对称时,人们还没有发现CP对称性也被破坏了.最后,虽然CP破坏对宇宙中重子不对称起源具重要意义,但小林诚和益川敏英提出的CKM矩阵所导致的CP破坏还是太弱,不足以解释宇宙早期的重子数生成.毫无疑问,我们要超出粒子标准模型才能够解释重子数 _,粒子物理还有较长的路要走. 天体粒子物理是一个正在迅速成长中的交叉领域 .文章介绍了这个学科的若干近期进展 .限于篇幅 ,选择讨论的内容涉及暗物质与残骸粒子、中微子天文学、射线天文学、宇宙线、宇宙微波背景与暴胀、早期宇宙等 在提出超对称变换的某些新表述的基础上,引入了超多重态.由此导出玻*和费米子的一些形式上统一的公式.这样,一方面两类粒子分别相应于实、虚数,这就联系于相对论,另一方面,超对称的统一形式又联系于统一的统计性和泡利原理的可能破坏.因此,粒子物理的一种新的发展方向可能是高维复空间. 罗辽复教授作为内蒙古大学理论生物物理学科带头人,在国内外享有盛誉,回顾其学术历程,梳理其科学思想,展示其科研转向路径,是本文的主要工作.具体而言,从五个方面予以阐释并详细论述,并查阅文献说明罗辽复教授所做科研的国内外学术环境. 其一从罗辽复学习和工作经历深入,分别从介绍他书香家庭环境,这有利于他的科研工作；从他对本科生基础教学工作的重视,繁忙的科研工作中坚持基础授课；他对研究生言传身教地培养,领导一支科研素质高的教师队伍进行阐述. 其二对罗辽复在转向理论生物物理研究前的科研工作进行回顾,梳理了他在基本粒子物理和高能天体物理研究方面的成就,并就具体工作的背景进行了介绍,旨在理清当时的科研工作脉络,呈现罗辽复同合作者对中微子、轻子、夸克和反常中子星等具体工作的研究. 其三对罗辽复科学思想进行挖掘,分别从论文的第三、四、五章进行阐述,特别是其生命科学理性化和将物理学的方法应用于生物学的两个科学思想,笔者从其思想展开研究,挖掘了伽利略和薛定谔等科学家对其影响.对于他信息生物学的思想,详细地阐述编码信息量的重要规律和对应的证据内容以及信息系统的性质和证据. 其四说明从科研设备的缺乏到转向时机的契合以及求实创新的习惯,他转向后同合作者提出蛋白质折叠速率公式等工作受到国内外科学界的好评,科研转向应该把握时机、发挥自身优势、讨论产生科研成果三方面具体阐述.具体谈他为什么转向,转向的成功,以及如何抓好转向这三个问题. 最后是揭示罗辽复科研与转向对后代科学工作者的启示价值：即尽可能广泛有效地合作科研,不拘泥于前人工作应勇于开拓,清楚地定位人生目标. 物理学在20世纪取得了巨大的进展,对物质微观结构的认识实现了3次重大的跨越,粒子物理的成就为其顶峰.世纪之交的中国粒子物理