高能物理（精编4篇）

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高能物理1

一、易学自然观

《周易》包括《易经》和《易传》两部分，实际上是上古巫文化化出的符号、周初时期占筮验词集锦和战国末年理性诠释的统合。作为《易传》的10篇释文已经完全脱离卜筮，建立起一套以阴阳为纲阐释变化的理论体系。汉兴，《周易》作为官学传习和研究的对象，被尊称为“五经”之首；汉易已经纳入阴阳五行学说，隋唐时期易学即以其理性向科学领域渗透；进而逐渐形成以符号系统与以阴阳为纲纪相结合的范畴体系和理论结构。

易学对宇宙的基本观点是：阴阳相涵相因、流变会通，构成一个合谐互补的有机整体。

张立文教授在《王船山易学思想略论》中指出：船山的本体哲学，统体会通于和合。所谓和合者，就是“阴阳未分，二气合一，氤氲太和之真体”。《易传》有言“形而上者谓之道，形而下者谓之器”，作者认定道器是虚实范畴，虚与实的主要差异在于隐与显。“形而上者是隐也”，隐不是无，而是潜在，是形而下所以存在的根据。“形而下者是显也”，指有形质的东西，“即形之成乎物而可见可循者也”。即此可知，显指可见可循的事物和现象，隐指寓于“器”而起作用的现象背后更本质的东西；而隐又不是虚无，“道不虚生，则凡道皆实也”。从而推定道乃实存之体，得出道器交与为体、相涵相因、流变会通的两系统结构论。道和器的关系究竟如何？就逻辑上讲，“形上者乃形之所自生”，因为凡器皆有形，由“形”逻辑上得出对应于“形下”必然存在着“形上”。就二者的主从关系讲，“当其未形而隐然有不可喻之天则，天以之化”，依此概括二者的关系为：道是器存在的依据；道通过器而表现自己，一切显性的运动变化之因皆源之于道。再就孰先孰后的角度讲，是“理不先而气不后”，二者既不存在先后、本末之别，也就从根本上排除了天理、神创的观念。张教授立足于人文（兼及自然）阐述问题，认为“王船山道器、气关系，充分体现和贯彻了《周易》和合人文的精神”，本文专门讨论自然而不涉及人文。依据形上学本体哲学，自然界的物理客体应该分两类，即“形之已成乎物”和“未形”，二者的本质区别在于形下之“显”和形上之“隐”。

小结：易学自然观是两系统结构论。从静态角度讲，“万物（包括宇宙自身）负阴而抱阳，冲气以为和”；从动态角度讲，“阴变阳，阳变阴，其变无穷”。所谓的易，就是讲阴阳变化之理的学问，即“易以道阴阳”。

二、两种物理学理论

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高能物理2

关键词：物理教学改革；基本功训练；创新精神；内容现代化；硬科学

围绕物理课程改革，中国物理学会前两届教学委员会曾举办过一系列研讨会。第一次1992年11月在重庆，主题是基础物理教学的现代化问题；第二次1995年4月在合肥，主题是物理教育与科学素质培养。后来，1997年在无锡、1998年在南昌，又举办过两次会议，物理教学的改革一步步地深化。新情况下有新问题，下面仅就我近来想到的、听到的，和被问到的问题，发表一些个人看法。

1基本功的训练永远不可少

我们曾多次引用杨振宁先生的观点：中美传统教育方法的区别之一是中国教育按部就班、严谨认真，而美国的教育是渗透式的，允许跳跃。物理学是一门严谨的科学，基本概念、基本原理和基本技能等基本功的训练，永远是物理课程的核心，也是我国物理教学的优良传统，舍此谈不上什么科学素质教育。在我国传统的物理教学中适当地引进渗透式的教学方法，作一定程度的跳跃，可使学生不过分地依赖教师，有利于激发他们的独立思考和创新精神。我们赞同杨先生看法：中美双方教育传统的长短是互补的，若能将二者和谐地统一起来，在教育上将是一个有意义的突破。然而，对我国物理教育传统施行伤筋动骨的手术，必须慎重。

2内容现代化不能只是新闻报道

20世纪科学突飞猛进，新技术层出不穷，令人目不暇接，眼花缭乱。物理教学要富有时代感，但不能流于新闻式的报道，而应讲出其中的物理内涵。近代物理的理论基础是相对论和量子力学，物理课中介绍现代科技成果时，应突出它们的近代物理原理。

3科学教育不能“软化”

自然科学都是严谨的“硬科学”，物理学尤其如此。对青少年进行硬科学教育，对他们科学素质的培养，是必不可少的。对于一个社会来说，普通国民受到扎实的硬科学教育，且不说对提高生产率和发展经济有利，对各种迷信和邪教的抵御能力也会大大增强。今年8月在桂林召开的“‘99国际物理教师学术交流会”上日本代表汇报了日本文部省(即教育部)的决定，将中学的物理、化学、生物、地学等科目合并为一门“综合理科”课，总课时大幅度地压缩，因而课程内容也大幅度地删减。例如，物理课程大纲中只保留了“能量”的概念，将“功”和“功率”砍掉。会上各国代表听了为之一震。欧洲物理学会的代表说，这种将科学教育“软化”的趋势在世界上有一定的普通性，其实质是使国民教育廉价化。公务员之家

4如何看“综合”

据说“综合”有利于培养学生的创新能力。不错，现代的自然科学(物理学、化学、生物学、天文学、地质学、地理学)是从古希腊的自然哲学分化出来的，当前又呈现综合起来的趋势。当初的分化标志着认识的深化，现在的综合标志着进一步的深化，即所谓认识的螺旋式上升。目前许多综合性的学科，如材料科学、环境科学、分子生物学等，培养人才的一般模式，是本科仍按传统学科分科培养，在研究生阶段进行综合。这是有道理的，否则在低层次上“综合”，会造就出一批“万金油”式的毕业生，他们什么都知道一点，但哪门也不精通。这样的人在综合性学科的攻坚战中是很难动“真格”的。其实一门精通，才能触类旁通。

5要不要“破体系”

有人说：生物课过去的体系是“门、纲、目、科、属”，现在改为“器官、细胞、蛋白质、DNA”，体系大变；而物理课的体系过去是“力、热、电、光、原子”，现在仍是“力、热、电、光、原子”，体系该破了。我们认为，“体系”是形式，形式应服从内容。教学改革应以课程内容的改革为核心，“体系”破不破，是教学内容改革的结果，“破体系”不能作为教学改革的目标和出发点。“”、“文化革命”时代的教训，我们这一代人记忆犹新。

高能物理3

言语理解与表达（1）： 91.题目：一般认为股息传播着股份制企业的财务信息。这句话的意思是：

请选择答案：

A．股息就是指股份制企业的财务信息。

B．从股息中可以推知股份制企业的财务情况。

C．股息体现了股份制企业的股本结构。

D．股息决定着股份制企业的财务收支。

92.题目：我国的专利申请平增多每年以48%的速度增长。我国的专利实施只占专利总量的20-30%，与国外高达80%的实施率相比，差距很大。在我国专利申报总量中只有15%来自于企业，而发达国家的专利申请80%来自于企业。

这段话主要支持了这样一种观点，即

请选择答案：

A.在具体政策上对科技成果评估活动重视不够。

B.在我国，应该努力扩大对日益增长的专利技术的开发、实施。

C.在我国，多数人还没有学会使用专利武器来保护自己的知识成果。

D.与企业相比，大专院校和科研单位更重视对科研成果的开发和应用。

93.题目：职业技术教育的任务是为社会各种产业培养劳动力。学生接受完职业技术教育后就直接进入劳动队伍，因此职业技术教育和市场经济有较直接的关系，它应该根据市场经济的发展和需要调剂专业设置、课程计划和培养方式等。当然，也有诸如师范、卫生、艺术、体育等专业与市场经济没有直接的联系，它们应该根据社会发展的需要，而不仅仅根据市场的需要来规划和发展。

对这段话正确理解的一项是：

请选择答案：

A.市场经济规律决定着职业技术教育的发展。

B.发展职业技术教育，首先应强调社会发展的需要。

C.师范、卫生、艺术、体育等个别专业，与市场经济没有联系。

D.职业技术教育中的多数专业应根据市场的需求而调整、发展。

94.题目：时间怀有一种公平的道义，对他所拿去的，他会给我们别的补偿。他夺去了我们肢体和精神的灵活，却给予我们宁静和安详。

对这段话正确理解的一项是：请选择答案：

A.无所谓浪费时间。

B.耽误的时间可以得到补偿。

C.不具有灵活肢体和精神的人能获得安宁。

D.晚年的宁静可以使青春活力的消失得到补偿。

95.题目：个人的可叹之处不在于他欣赏大众文化，而在于他只欣赏大众文化；一个民族的可悲之处也不在于它拥有大众文化，而在于它只拥有大众文化。

这段话支持了这样一种观点，即

请选择答案：

A．大众文化不应只由个人拥有。

B．没有大众文化的民族是可悲的。

C．一个民族只有大众文化是不够的。

D．能欣赏大众文化的人，才能欣赏高层次文化。

96.题目：农业科研单位与其他经济实体（包括国内外合资企业等），以成果、技术和资金等入股的形式，共同组织科技产品开发和承担经营风险。

这段话主要支持了这样一种观点，即科研单位与其他经济实体的合作

请选择答案：

A.或者以成果、技术的形式，或者以资金入股的形式。

B.以成果入股、技术入股和资金入股的形式。

C.以成果、技术和资金为相互承诺的形式。

D.以成果、技术折合成入股资金的形式。

97.题目：一般说来，越是能直接产生经济效益的科技成果，越应该由受益的经济组织提供激励；越是产生巨大社会效益的科技成果，越应该由政府提供激励。这一原则符合世界上许多国家的实际情况。

这段话主要支持了这样一种观点，即

请选择答案：

A.激励应该选择适当的客体。

B.激励应该由适当的主体来承担。

C.政府应该对科技成果提供更多的激励。

D.世界上许多国家的政府都很重视对科学研究的鼓励和支持。

98.题目：知识产权市场是受到专有法规特别界定与保护的知识产权产品（商品）的交换关系和法制关系的总称。它实际上是社会市场经济体系中专事集散以减除""不确定性""的智能产品的无形产权市场。

从这段话中可以知道，在市场经济体系中

请选择答案：

A．""不确定性""是无形产权市场的特点。

B．知识产权市场是交换智能产品的场所。

C．专事集散产权的场所是知识产权市场。

D．知识产权市场能减除产品的""不确定性""。

99.题目：不少新建、扩建企业没有在投资中按比例安排相应的自有流动资金，有的企业甚至靠挪用流动资金来盲目争上新的项目；历年清产核资中发生的损失也有一部分外用企业自有流动资金冲减；一些企业甚至挪用资金炒房地产、股票等。此外，物价的上涨也吃掉了一部分资金。

这段话主要支持了这样一种观点，即

请选择答案：

A.盲目争上项目造成了企业流动资金的不足。

B.在不少企业中存在着自有流动资金紧张的现象。

C.多数企业只能依靠银行来解决流动资金问题。

D.企业自有流动资金数量逐年下降是正常趋势。

100.题目：各国学者正在从不同角度和不同方面修正和发展着现代形式逻辑：有作为经典逻辑替代系统的异常逻辑，有作为经典逻辑扩充系统的各种应用逻辑，有分析日常言语交际中的推理和论证的言语逻辑、非形式逻辑、新修辞学等，有用于人工智能领域动态逻辑，有容纳真矛盾而又不至于自毁的协调逻辑，以及模糊逻辑等等。

这段话主要支持了这样一种观点，即

请选择答案：

A.国内有些学者对逻辑持有过于偏狭的见解。

B.形式逻辑的研究领域正在不断扩大。

C.经典逻辑正在被异常逻辑所取代。

D.逻辑学不仅是纯理论的，而且是非常实用的。

101.题目：封建时代最有资格存在的是""载道""的正剧，悲剧和喜剧使自身""正剧化""后才能生存。这段话支持了这样一种观点，即在封建时代

请选择答案：

A.悲剧和喜剧也都要""载道""。

B.产生了大量的""载道""的作品。

C.没有正剧就没有悲剧、喜剧。

D.悲剧、喜剧与正剧没什么区别。

102.题目：会读书的人是不会感到寂寞的。他可以""饮茶书窗下，悠然见前贤""，思接千载，神入八荒、云游天地之外。书房无论大小，总是自己的王国和领地。

""书房无论大小，总是自己的王国和领地""的意思是

请选择答案：

A．读书生活有着探索知识奥秘的充分自由。

B．只有真正的读书人才是读书环境的主宰者。

C．读书生活可以让人享受思接千载、神入八荒的乐趣。

D．饮茶书窗下，悠然见前贤，这种境界连国王也无法享受。

103.题目：现阶段，我国城乡之间在生产力水平、就业结构、收入水平等方面都存在着很大的差别，农村经济的现代化、社会化都还有一个漫长的过程，广大农村在近期尚不具备国家统一立法、强制实行社会保险制度的条件，不能照搬城乡企业的办法。广大农民仍应坚持家庭养老、邻里互助等好的传统做法，在富裕的地区，根据农民自愿，可以进行个人储蓄积累式的养老保险试点。

这段话主要支持了这样一种观点，即

请选择答案：

A.农村社会保障制度改革应坚持农民自愿的原则。

B.在社会保障制度改革方面要因地制宜，循序渐进。

C.进行农村社会保障制度改革必须坚持社会主义方向。

D.应该坚持和发扬农村中那些好的社会保障的传统做法。

104.题目：今天，整个社会都表现出对高雅艺术的关心，政府拨出专款予以扶植，企业慷慨解囊给予支持。一个病人，需要输血，需要输氧，但是，病人健康地生活最终还要靠自身的生命力和自身的机能转换。

这段话主要支持了这样一种观点，即

请选择答案：

A.高雅艺术正在恢复蓬勃的生机。

B.高雅艺术需要得到政府和企业的帮助。

C.高雅艺术的发展前景尚不明朗。

D.对于高雅艺术的界定尚不明确。

105.题目：对于成人教育来说，重要的不是向学生头脑中堆积知识而是改进和训练其思维方式。这段话主要支持的观点是：

请选择答案：

A．受到过良好教育的成人通常具有较宽的知识面。

B．成人接受新知识比较困难。

C．成年人比年轻人更善于思维。

D．成人教育应该注重对思维能力的训练。

106.题目：许多文人雅士通过为自己的书房命名来言志寄情，梁启超的书房命名为""饮冰室""，语出《庄子·人间世》，形容内心忧愁焦灼，欲饮冰镇之。

从""饮冰室""的斋名中可以体现出：

请选择答案：

A.室主对国家前途的关切和忧虑。

B.室主过人的才华和机敏。

C.室主失望和消极的人生态度。

D.室主对庄周的敬仰之情。

三、阅读文章：

阅读下列文字，完成下面4道题：高速铁路一出现，就显示了巨大的技术经济优势。它的运输能力大，单方向每年可输送旅客1亿人次以上；它的运输速度虽比航空低，但快于公路；它的车站都设在城市内，受气候影响较小，因而在中距离运输中占有明显的优势。如远距在800--1000公里，从家门到家门的旅行时间，乘高速铁路约5--6小时，和乘飞机时间相近，而能耗只有航空运输的五分之一，安全可靠程度比航空和汽车运输大大提高。因此，高速铁路一出现就吸引了大批的行程在300--1000公里左右的乘客。同时铁路企业也获得了明显的经济效益，不仅在不到10年的时间内收回了全部建设投资，也扭转了一些国家铁路长期亏损的局面。高速铁路已经成为国外铁路运输企业的支柱之一。正是由于高速铁路有上述优点，目前除日、法、德等国在继续建设新的高速铁路外，西班牙、韩国、俄罗斯、美国、我国台湾地区，也正在酝酿规划建设高速铁路。一个高速铁路建设的高潮正在国际上兴起，时速达350公里的高速列车在积极研制。可以设想，在不久的将来，更高速度的高速列车将出现于世界。一些专家认为，高速铁路将是21世纪的有轨运输系统的主体。目前的高速铁路车辆结构有两种类型：一种是使用现有铁路车辆的轮轴与车厢的联结原理，用加大曲线半径的方法，以适当的外轨超高克服列车通过曲线时的离心力；一种是在列车通过曲线时，自动调整车厢的水平状况，平衡列车产生的离心力，或称""摆式车体""。前者要求铁路线路曲线半径大，往往需要新选一条铁路，其投资较大；后者车辆造价高，但可以在曲线半径较小的现有线路上行驶。由于大多数高速铁路建设在城市化地带，当现有铁路客货运输都繁忙时，往往需要建设一条新的适合高速列车行驶的铁路新线。因此，在现有的高速铁路中仍以前一类型居多。

107.题目：对高速铁路表述有误的一项是：（）

请选择答案：

A、高速铁路指时速达350公里以上的铁路

B、高速铁路是一种有轨运输系统

C、高速铁路实行短程和远距离运输，并不比飞机、汽车占优势

D、高速铁路的商业价值使它成为国外铁路运输企业的支柱

108.题目：第1小节中运用的说明方法有：（）

请选择答案：

A、列数字、打比方、做比较

B、列数字、做比较、举例子

C、列数字、分类别、举例子

D、列数字、做比较、分类别

109.题目：划线句子""正是由于高超铁路有上述优点""中""上述""不包含的一项是：（）

请选择答案：

A、车站设在城市内，受气候影响较小

B、运输速度虽比航空和汽车运输大大提高

C、安全可靠程度比航空和汽车运输大大提高

D、扭转了一些国家铁路长期亏损的局面

110.题目：划线句子""因此，在现有的高速铁路中仍以前一类型居多""中，""因此""指：

请选择答案：

A、""摆式车体""车辆造价高

B、用加大曲线半径的方法，以适当的外轨超高克服列车通过曲线时的离心力

C、高速铁路大多建设在城市化地带

D、前一类型要求铁路线路曲线半径小，需要新造一条铁路

四、阅读文章：

阅读下列文字，完成下面4道题。由高能加速器或对撞机产生的新粒子用大型粒子探测器一观测。将探测器安装在对撞机的粒子对撞区，尽可能把对撞点包围起来，以得到最大的接收立体角。所有大型粒子探测器都是多种探测器的组合体，原理相似，结构各异，规模不等。各种探测器的基本原理是使带电粒子在穿过物质时，由于电离效应、辐射效应等留下径迹，用电子学方法和计算机手段捕捉这些信息，再加以放大、分析处理，以得到粒子的能量、速度、动量等。探测器的一个重要指标是粒子的分辨率，通常是由测得的粒子能量、速度、动量等得到粒子的质量，或根据不同粒子与物质相互作用的特性来确定粒子的类别。当今的探测器都充分利用大型计算机来进行数据的获取和分析。随着能量的增加，探测器更加庞大和复杂。对撞后产生的粒子数增多，对触发速率、数据获取率、电子学和探测器计数率、探测器的抗辐照能力、计算机数据处理和分析能力都提出了更高要求。在电子对撞机上的探测器大多是对称的，而在德国的HERA上工作的探测器则前后不对称，以适应电子、质子能量不同的要求。工作在北京正-负电子对撞机上的北京谱仪（BES）是我国自行设计、制造的粒子探沿器，是国际上该能区工作的结果受到了国际上的关注。1992年，完成τ轻子质量的精确测量，对过去的结果修正了兆电子伏，将精度提高了10倍，为解决τ寿命、分析比与标准模型框架之一的轻子普适性理论的矛盾问题起了关键作用。该结果在国际高能物理大会上宣布后引起普遍的重视，专家们认为这是近几年高能物理最重要的实验之一。此外，它还中J/4、粲物理研究方面取得了令人瞩目的结果。这一系列的成果已得到国际高能物理同行的承认，说明我国在τ轻子和粲夸克领域的研究方面已在国际高能物理界占有一席之地。111.题目：对探测器表述有误的一项是：（）

请选择答案：

A、一般安装在粒子对撞区，尽可能把对撞点包围起来，以得到最大的接收立体角。

B、其探测方法是用电子学方法和计算机手段捕捉带电粒子穿过物质时留下的径迹。

C、其探测方法是用电子学方法和计算机手段捕捉带电粒子穿过物质时留下的径迹。

D、各种探测器原理相似，但结构不同，安装位置也不相同

112.题目：高探测器的粒子分辩率与下面哪能一项无关？（）

请选择答案：

A、触发速率

B、计算机数据处理和分析能力

C、探测器对称安装

D、探测器抗辐照能力

113.题目：分析有误的一项是：（）

请选择答案：

A、探测器前后不对称，扩展了对不同能量的电子、质子探测的能力

B、HERA与BES都是性能先进的探测器

C、从粒子的能量、速度、动量可以推知粒子的质量

D、τ轻子是一种粒子

114.题目：划线处这一系列的成果指的不是下列哪一项：（）

请选择答案：

A、完成τ轻子质量精确测量

B、有益于解决分枝比标准模型框架之一的轻子普适性理论的矛盾问题

C、在国际高能物理大会上引起普遍重视

D、在J/4、粲物理研究方面取得了令人瞩目的结果

五、阅读文章：

阅读下面的文字，完成下列4题：在过去的几年中，美国公司累计获得了创记录的利润，而且，据世界商业论坛说，

美国的生产率已重新居于无可争辩的领先地位，将曾是它最大竞争对手的日本甩到了第四位。但据某些权威人士说，那两者之间并没有必然联系。也就是说，

公司利润的飞速增加并不是生产率提高的结果。华盛顿的经济政策研究所说：""公司利润是由于工资的凝滞和下降而增加的。""

该研究所在分析政府公布的数字时发现，1994年的税后赢利率是25

年来的最高点，尽管投资或生产率的增长仍然比较凝滞。排除通货膨胀因素后的男性工人的中等工资自1979年以来一直在下降，在1989至

1994年期间，降速加快，每年下降一个百分点。妇女的工资自1989年以来也一直在下降。这种趋势的一个最令人苦恼的特点是，

大学毕业的男性工人这些年来第一次看到他们的工资也在下降。收入略有增加的家庭，往往是家中有更多的成员去工作。

人们普遍认为，19世纪的工业革命影响的主要是蓝领工人，而今天技术革命伤害的主要是白领和中层管理人员。其实生产线上的工人也未能幸免。

他们是由于产量分成━━生产任务向低工资地区转移━━而受到打击。例如，汽车和电子产品的生产日益向东南亚和墨西哥集中，

加勒比则成了受到清睐的服装制作中心。结果，制造部门报酬较多的工作正在被零售和服务部门的低报酬的工作所取代。随着越来越多的地区进入自由贸易领域，

这些地区的制造业会更加有吸引力，这种趋势即使不会加速，也会继续发展下去。

115.题目：第一段所说的""两者之间""是指

请选择答案：

A.美国和日本

B.创记录的利润和工资的提高

C.赢利率和生产率

D.生产率领先与否

116.题目：以下说法与上文意思相符合的一项是：

(1)以前大学毕业的男性工人的工资一直是不断上升的

(2)过去几年中美国的生产率并未下降

(3)不能说过去几年中美国工人的工资数额没有增加

(4)扣发或少发工资来提高利润是资本家的一贯伎俩

(5)技术革命使某些生产部门受到打击

请选择答案：

A.(1)(4)

B.(2)(3)

C.(2)(4)

D.(3)(5)

117.题目：文末""制造部门报酬较多的工作正在被零售和服务部门的低报酬的工作所取代""一句的意思是

请选择答案：

A.零售和服务部门用人的数量越来越大

B.能胜任制造部门工作的人越来越少

C.报酬较多的工作变成了低报酬的工作

D.收入多的部门的就业机会大为减少

118.题目：文中两次说到""这种趋势"",从全文来看""这种趋势""指的是

请选择答案：

A.由工资的下降获得赢利率的提高

B.生产任务向低工资地区的转移

高能物理4

关键词啁啾脉冲放大，粒子云，正电子发射层析术，库仑爆炸

1什么是激光核物理

最近十年中，激光技术有了显著的进展，激光强度已超过1022W/cm2,激光的电场强度达到×1012V/cm,比氢原子中电子玻尔轨道上的库仑场大759倍，相当于在原子大小上相应加上约40kV的电压，在原子核大小上相应加上约的电压，在这种很强的电场作用下，所有的原子都会在极短的时间内被电离，产生从几个MeV到几百MeV的质子，几十MeV到GeV的电子和其他粒子，以及韧致辐射和中子，这些粒子可以产生核反应，打开了核物理以及非线性相对论光学研究的新领域[1—3].

在今后的十年中，激光强度可能会提高到1026—1028W/cm2,这样高强度的激光可以将粒子加速到1012—1015eV,并将成为研究粒子物理､引力物理､非线性场论､超高压物理､天体物理和宇宙线研究中的一个有力工具[1].

超高功率超短脉冲激光技术的发展，在实验室中创造了前所未有的极端物态条件，如高电场､强磁场､高能量密度､高光压和高的电子抖动能量､高的电子加速度，这种极端的物理条件，目前只有在核爆中心､恒星内部､星洞边缘才能存在，在它和物质的相互作用中，产生了高度的非线性和相对论效应，产生了崭新的物理学领域，也为多个交叉学科前沿研究领域带来了历史性的机遇和拓展的空间。

2国内外研究现状

当前国际上已经在一些实验室中建立了几十TW到几个PW的激光系统，在上世纪80年代中期，以前激光的强度长期停留在1014W/cm2左右，这是由于非线性吸收效应随着激光强度的增加而迅速增强，在80年代中期之后，由于采用了啁啾脉冲放大技术(chirpedpulseamplification,CPA),激光强度提高了6—7个数量级，在CPA技术中，一个飞秒或皮秒的脉冲通过色散的光栅对在时间尺度将它展宽了3—4个数量级，这样就避免了放大器的饱和以及在很高强度时由于非线性效应产生的光学放大器件的损伤，在经过放大以后，再由另一光栅对将脉冲宽度压缩回到飞秒或皮秒宽度，以获得1019W/cm2到1022W/cm2的靶上功率密度。CPA超短脉冲TW的激光装置在法国光学应用研究所､瑞典Lund大学､德国Mark-Plank研究所､德国Jena大学､日本JAERI和中国工程物理研究院､中科院上海光学精密机械研究所､中科院物理研究所､中国原子能科学研究院等都建有。日本原子能研究所采用变形镜和CPA相结合的技术，运用低f值的抛物面镜，将激光聚焦于1μm的斑点，可以进一步提高焦斑上的功率密度，但是由于放大介质的单位面积上的饱和能量通量和光学元件的损伤阈值的限制，单位面积上最大的光强度Ith=hν3σΔνac2,这个数值约为1023W/cm2.美国LLNL正在计划建造1018W(exawatt)和1021W(zettawatt)的激光装置，以期获得1026W/cm2—1028W/cm2的靶上功率密度。

高强度的激光可以引起许多核反应，当激光强度I>1018W/cm2时，在激光电场做抖动的电子能量达到,产生了相对论等离子体。运用强激光在等离子体中产生的尾场去加速电子，如用一台紧凑型的重复频率的激光器可以产生200MeV的电子。这种激光等离子体型的加速器具有比通常电子加速器高出1000倍的加速梯度，即达到GV/m.运用高强度､单次脉冲的激光也获得了100MeV的电子，并测量到它的韧致辐射。超短超强激光还可以产生质子束，并开始运用这些质子束产生正电子发射层析术(positronemissiontomography,PET)所需要的短寿命的正电子放射源，一种用激光来产生的小型化的和经济的质子产生器有望在未来用于质子治癌。运用超短超强激光直接产生正电子已在英国卢瑟福实验室开展，他们用重复频率的TW级的激光，打在高Z元素的靶上得到每脉冲2×107个正电子，它对于基础研究和材料科学很有用途。通过超短超强激光和氘团簇的相互作用，产生聚变反应的中子，其中子产额可以达到105中子/焦耳，激光产生中子的能量效率已达到世界上大型的激光装置的水平，它可以成为台面的中子源，由于其中子脉冲通量高，但总的中子剂量很小，适合于生物活体的中子照相和材料科学的研究。运用超短超强激光和氘化聚乙烯作用产生中子，Hilsher等人用钛宝石激光(300mJ,50fs,10Hz,1018W/cm2)轰击氘化聚乙烯靶，产生104中子/脉冲。运用超短超强的激光在相对论性的电子上的散射，产生几百飞秒､几十埃的硬X射线，可以用来研究材料和生命科学的一些问题，这种超快的硬X射线源对于研究一些高Z物质和时间分辨的超快现象具有重要的意义。超短超强激光所产生的高能电子，在物质中产生高能X射线，可以在裂变物质铀中引起裂变，并在裂变靶中探测到许多裂变产物。在激光的强度达到1028W/cm2时，电场强度只比Schwinger场(真空击穿场强)低一个数量级，在这样的场中，由于真空的涨落被激发，激光就有可能从真空中产生正负电子对，美国LawrenceBerkerly实验室在SLAC高能加速器上，用1018W/cm2的激光束和聚焦性能很好的的电子束相碰撞，产生了200多个正负电子对，这是由于在反向相碰的电子和激光中，从电子的坐标系来看，激光的场强增强了Lorentz因子倍，以至于可以远远地超过Schwinger场值，直接从真空中产生一些电子对。

3新的科学研究的内容，新的交叉点

激光产生高能电子[4—7]

产生高能电子的机制有两种：第一种是在激光场作用下，电子做抖动运动，在激光强度I=1020W/cm2时，电子抖动运动能量能达到10MeV;第二种是由非线性效应所产生的能量比较高的部分。用300J,的激光照射在厚的金靶上，测量到的电子能谱分布基本上由两个部分组成：一部分是由有质动力产生的，它的能量在20—30MeV以下，还有一部分就是由非线性效应产生的几十MeV以至100MeV以上的高能量的电子，并和粒子云(particleincell,PIC)的计算结果符合，目前加速电子最高能量已达1GeV.能散度可达3%.

当激光的强度增加时，光波的压力变得很大，光压推着电子往前走，光波就像一个光子耙将等离子体中的电子推到脉冲的前面积累，形成电子的“雪耙”(snowplow),在这种“雪耙”加速中，电子的动能得到增益。在综合了光压作用和激光场的作用后，计算得到在激光强度为I=1026W/cm2时，加速梯度可达200TeV/cm,如果加速长度达到1m,电子能量为2×1016eV,在I=1028W/cm2时，加速梯度可达2peV/cm,加速长度为1m时，电子能量为2×1017eV,可以用来研究高能物理中的许多问题。

激光产生质子束[8,9]

在激光等离子体中，在I=1020W/cm2的情况下，加速质子的能量可以高达58MeV.加速梯度约为1MV/μm.质子被加速的距离只有60μm左右，如何增长加速距离成为非常重要的研究内容，加速质子的机制是相当复杂的，也提出了一些加速模型的设想。实验上的研究结果已显示它存在很好的应用前景。这表现在：

(1)激光能量转换成质子束能量的效率是高的，而且和激光的能量有关，在激光脉冲能量为10J､宽度为100fs时，转换效率为1%,当500J､500fs时，转换效率为10%,人们已经获得了1013质子/脉冲，质子脉冲宽度约1ps,相当于1025质子/秒，即×106A的脉冲质子流。

从理论到实验应该研究如何进一步提高能量转换效率的问题，尤其是当激光能量进一步提高时，转换效率是否还继续上升。

(2)质子束的发散角比较小，观察到的横向发散角为·mrad,比通常加速器上加速的质子束的发散角小。

(3)高能质子束的获得可能会在今后的十年中实现，按照Bulanov等人的计算结果，在I=1023W/cm2时，质子可以被加速到1GeV以上，在I=1026W/cm2和1028W/cm2时，质子能量可以达到100GeV和10TeV.

(4)目前已获得几十MeV的质子束，并已用于为PET产生18F等短寿命的正电子源，在英国Rutherford实验室的Vulcan装置上，在20分钟内制备了109Bq的18F源，已经可以用在PET上。

(5)产生200MeV的质子，并用于质子治癌，由于它在能量沉积上的优越性能，以及整个装置可以做得小，成本低，所以在治癌应用上很有发展前景，并可应用于中子照相。目前由激光加速产生的质子的能量分散度为17%.治癌应用要求能散度≤3%左右，因此减少能散度的工作在一些实验室正在进行中。

激光产生中子[10,11]

超短超强激光加热氘团簇产生核聚变，已经产生了104中子/脉冲或105中子/焦耳，从激光的能量转换成中子的效率看，和美国LLNL上的大型激光器NOVA上的每焦耳激光的中子产额相当，比日本大阪大学的大型激光装置Gekko12上的数值大一个数量级，因此是一种很有发展前景的桌面台式的中子发生器，因为这种中子源的时间宽度只有1ps,是一个高中子通量的中子源，可用于材料科学和中子照相。

氘的团簇在吸收激光能量后要发生库仑爆炸，应该说到现在为止对于库仑爆炸的机理理解尚不非常清楚，尤其是团簇爆炸后产生的氘分子和氘的小团簇如何产生氘-氘的聚变反应也缺乏细致的了解，在进一步的改进方面，还有发展的余地，例如，如何采用多束的超短超强激光同时照射团簇，或用大于50T的脉冲磁场去推迟热等离子体的解体时间，以增加中子产额。

利用超短超强激光和氘化聚乙烯作用来产生中子，Hilsher等人用钛宝石激光(300mJ,50fs,10Hz,1018W/cm2)轰击氘化聚乙烯靶也产生了104中子/脉冲，大约每焦耳的激光产生×104中子。Disdier等人用20J,400fs,5×1014W的激光辐照CD2靶，获得107中子，每焦耳激光产生了×105中子，这是很高的中子产额，他们还要用500J,500fs,1pW的激光照射CD2,以获得更多的中子。

在激光辐照CD2平面靶时，除了要研究激光能量在CD2靶上的能量沉积的分布外，如何充分地利用沉积的能量是一个很重要的问题。沉积的能量有很大一部分要转变成等离子体的动能，在平面靶的情况下，如何设计靶面形状，以最大限度地使等离子体的动能对D-D反应做贡献。

激光产生硬的超短(~100fs)X射线[12]

用超短超强激光(50mJ,,100fs)和50MeV的电子束散射可以产生4nm,300fs的硬X射线，虽然转换效率不高，但产生的X射线强度可以在Si表面产生衍射峰，可以用来研究Si表面相变过程(从固相→熔化过程)的时间分辨的研究，也可以研究蛋白质折叠动力学，蛋白质的折叠时间为1ns,用300fs的硬X射线可用来了解它的折叠过程中的状态。

激光产生正电子[13,14]

将具有几个MeV的电子，经过很好地准直后，射到一个高Z的靶上，通过Trident过程(Z+e-→Z′+2e-+e+)和Bethe-Heitler过程(Z+r→Z′+e-+e++r′)产生正电子，采用重复频率的超短超强激光和高Z靶的相互作用，每脉冲可以产生2×107个正电子，经过慢化后，储存在磁场中，它对于基础科学和材料科学的研究是很有用的。

4主要存在的问题和分析

这门新兴的交叉学科在国际上也只有十多年的历史，但发展十分迅速，搞激光技术和原子核物理的科学家们已经开始在一起召开学术研讨会，共同参加一些实验，由于它是一个新的生长点，发展比较快，也比较容易发现一些新现象，所以合作的积极性也在日益增长。随着超短超强激光技术的发展，在粒子加速､核物理､甚至粒子物理方面可以做出一些很好的工作来。我国发展的情况有些滞后，学科之间的交叉和合作还没有真正形成，学科之间的了解和交流还不够，因此只在交叉学科的边缘上做了一些工作，按照我国在激光技术和核物理方面的力量来说，都应该有可能做出更多更好的工作。目前具有超短超强激光装置的研究单位并不少，但将它们运行好，做出好的物理工作的成果并不多。

国内的情况也和国际上相似存在着一个问题，即搞强激光技术的专家和搞核物理和粒子物理专家之间的交流､讨论不够，这就会影响这一交叉学科的发展。

从强场物理到超短超强激光技术，到应用于各个领域，在世界上是基础科学和技术进步相互推动，相互作用的一个范例，基础研究的需求，以及光学科学的基础，非线性科学的基础，促进了超短超强激光技术的发展，而高强度激光的发展又为物理学的发展提供一个崭新的世界。

参考文献

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