一、欧洲核子中心概况及相关合作项目

　　1954年，包括比利时、丹麦、原联邦德国、法国、希腊、意大利、荷兰、挪威、瑞典、瑞士和英国、南斯拉夫在内的12个欧洲国家达成一致，开始联合在瑞士日内瓦和法国的边界上建起了欧洲核子中心（CERN，法文Conseil European pour la Recherché Nucleaire 缩写），于是一个伟大的粒子物理研究基地诞生了。经过50年的发展，目前CERN已拥有20个欧洲国家为其成员国，成为当前世界上最大的粒子物理研究中心，有3000余位来自80多个国家和地区的500多个研究机构的科研人员在CERN工作，主要从事物质的基本结构和相互作用的研究。目前世界上的高能物理实验约有一半是在CERN完成的。此外，CERN也在先进技术教育和年青人才培养方面发挥着重要作用。

　　目前CERN正在建造世界上能量最高（14TeV）的大型强子对撞机（Large Hadron Collider - LHC）,旨在利用先进的超导磁铁和加速器技术，获得高能量和高性能束流，寻找理论上预言的西格斯（Higgs）粒子，以及超对称粒子，对顶夸克和底夸克进行系统研究。LHC建造经费达25亿瑞士法郎（约相当于160亿元人民币），计划2007年完成并出束。除欧洲20个成员国外，美国、日本、俄罗斯、印度、加拿大等国均对LHC的建造投入大量经费。

　　LHC上建有四个大型探测器：紧凑型μ子螺旋磁场探测器（CMS），环型LHC实验探测器（ATLAS），大型离子对撞机实验探测器（ALICE），和LHC上B物理实验探测器（LHCb）。CMS和ATLAS探测器的主要物理目标是寻找Higgs粒子、研究CP破坏和超对称，CMS预算约4.75亿瑞士法郎，ATLAS预算约4.7亿瑞士法郎。ALICE的物理目标是要产生夸克胶子等离子体(QGP)，获得自由的夸克或胶子，研究物质的QGP状态，投资约1.4亿瑞士法郎。LHCb的物理目标是探索物质和反物质之间微小差别最灵敏的设备，主要研究CP破缺，探测高能区的新物理现象，预算约8600万瑞士法郎。上述物理目标均是物理学在21世纪前半叶的重大前沿课题。由于经费、周期等因素，上述四个大型探测器的运作均采用国际合作的方式。目前参与CMS合作的科学家和工程技术人员有1900多人，来自36个国家或地区的152个研究组；参与ATLAS合作有1700多人，来自34个国家或地区的151个研究组；参与ALICE合作的约1000人，来自28个国家的76个研究机构；参与LHCb合作的约400人，来自14个国家的44个研究单位。参与合作的国家包括了世界上最重要的科技和经济大国如美国、俄罗斯、日本、德国、英国、法国、意大利、荷兰、瑞士、瑞典、希腊、加拿大、以色列、中国等。

　　CMS实验和ATLAS实验，要求探测器具有高能量分辨率、高空间分辨率、高时间分辨率和体积小型化，涉及到高能量、高流强、高功率、高效率、高亮度、高束流品质等问题，需要探索新的测量原理和方法，研发新的测量技术和装置，发展高速和超高集成度的读出电子学，实现高速数据获取、转换、传输和处理。LHC实验的设计集中体现了当前高能物理探测器发展的趋势，即位置分辨越来越精，能量分辨越来越高，时间分辨越来越好，时间响应越来越快，可容纳的径迹密度越来越大，抗辐射性能越来越强。