現有高能中微子實驗裝置有

1. 高能粒子的實驗

1930年，美國物理學家勞倫斯發明了迴旋加速器，並因此獲得了諾貝爾獎，但由於相對論效應，粒子的加速會使質量增大，從而只能使粒子獲得幾百keV的能量。
同步加速器的發明克服了這一缺點，美國費米實驗室的質子同步加速器軌道半徑為1km，利用超導磁場，可將質子加速到1TeV。
同步加速器產生的同步輻射進一步限制了粒子能量的增大，故近年來物理學家們又開始發展直線加速器，因為直線運動的粒子沒有同步輻射。20世紀的最後幾十年是對撞機的時代，弱點統一理論預言的中間玻色子也在對撞機中被發現。歐洲質子對撞機對撞能量已達14TeV，並且已經開始建造更大型的對撞機，希望能夠找到與質量起源聯系密切的希格斯玻色子。對撞機還可以利用兩個重粒子的對撞模擬宇宙大爆炸。
電子感應加速器是一種利用感生電場來加速電子的新型加速器，同步加速器適合加速重粒子（如質子），但是很難加速電子，感應加速器克服了這一困難。如今感應加速器中產生的γ射線可以做光核反應研究，還可以用於工業無損、探傷和醫療等領域。先進的高能加速器和對撞機主要用於前沿科學，而低能加速器卻已經廣泛轉為民用，在材料科學、固體物理、分子生物學、地理、考古等學科有重要應用。
被加速的粒子可以通過輻照改變材料的性質或者誘發植物基因的突變培育新品種，可以診斷並治療腫瘤，還可以生產大量同位素，用於工、農業生產。當然，加速器只能加速帶電粒子，現如今廣泛應用的中子探傷技術、中子干涉測量技術、中子非彈性散射等所用的中子是由核反應堆中產生的。 在高能粒子物理散射實驗中，僅僅有高能粒子還不夠，還必須有先進的粒子探測器來收集信息。粒子探測器是利用粒子與物質的相互作用原理來產生信號的。帶電粒子在物質中運動的主要能量損失是電離損失，通過測量單位路程的能量損失可以判別粒子的類型。
低能在物質中運動的主要能量損失是光電效應，其次較弱的因素還有康普敦散射、瑞利散射、布里淵散射、拉曼散射等，能量大於1MeV的光子能量損失主要原因是產生了正負電子對。高能電子入射到物質中時，由於突然減速，會產生高能軔致輻射，高能光子又會激發正負電子對……如此產生一連串的連鎖反應，可以形成電磁簇射，簇射深度稱為輻射長度，與粒子能量和介質密度有關，高能光子也可以形成簇射。
當帶電粒子在介質中的速度大於介質中的光速時，會產生一種類似於聲學中的「沖擊波」一樣的輻射，稱為切連科夫輻射。切連科夫因為發現這種輻射而獲得了諾貝爾獎。 高能粒子實驗裝置指的是用以發現高能粒子並研究和了解其特性的主要實驗工具。高能物理實驗需要三大條件：一是粒子源；其次是探測器，用以觀察、記錄各種高能粒子，大體上可以分成電探測器和徑跡探測器兩類；第三是用於信息獲取和處理的核電子學系統。
徑跡探測器包括雲室、泡室等探測裝置。在歷史上，人們曾利用這類探測器在科學上得到重要成果。例如，1932年，C.D.安德森用雲室發現了正電子。1960年，中國科學家王淦昌發現反西格馬負超子所用的探測器就是24升丙烷泡室。但是，這類探測器已不屬於現代的主要實驗裝置。
在同步加速器上進行高能物理實驗，常使用前向譜儀。這是在束流前進方向上有目的地安排一系列電探測器，包括閃爍描跡器、多絲正比室、漂移室、契侖科夫計數器、全吸收量能器等探測裝置。例如,用來發現J粒子的雙臂譜儀就是一種前向譜儀。
在對撞機上進行高能物理實驗時，所用譜儀的安排則另有特點。探測器在結構上應盡可能地從各方麵包住對撞區，形成接近4π的立體角。例如，束流管道外包以漂移室,再包以閃爍計數器,外面再包以簇射計數器。簇射計數器外面有大型磁鐵形成軸向磁場。磁鐵外麵包以μ子計數器等，形成多層疊套結構。中國正在興建的第一台正負電子對撞機上所用的探測裝置即屬此類型。
所有這些探測高能粒子的實驗裝置，一般體積都在100～200米3以上，重量達數百噸。然而,其定位精度要求達到10-4米量級，定時精度達到10-10 秒量級,信號通道數達104～105,數據率到107位每秒量級，連續工作時間達103小時以上。因此,完成這樣高指標的信息測量工作，必須擁有龐大、復雜、精密的核電子學系統。 利用這些相互作用原理，針對不同的要求，可以設計出不同類型和功能的粒子探測器。較早的有威爾遜雲室，後來又發明了氣泡室、乳膠室、多絲正比室、漂移室等，最後又發明了切連科夫探測器。
超級神岡中微子探測器是專門用來探測宇宙中最難束縛的幽靈：中微子的，探測器用了50500噸水作為切連科夫探測器，探測到的光（切連科夫輻射）輸入計算機。實驗結果證實了中微子振盪的存在，並且揭示了太陽中微子的失蹤之謎。這些探測器配合粒子加速器可以用來探測多種粒子的軌跡、能量、類型等，它們是加速器的眼睛。
粒子物理實驗所得到的粒子散射截面等數據，結合大爆炸宇宙學恰好可以解釋宇宙中元素的組成和相對豐度。
137億年前，宇宙誕生並開始膨脹，原始宇宙處於超高溫和超高密度的狀態，超高能光子激發出大量的粒子，光子們走不了幾步就會與某個粒子（比如電子）碰撞，光根本透不出來，不得不與其它粒子形成了熱平衡（平衡輻射又叫普朗克輻射）。

2. 目前有沒有比光速快的

2011年9月底，曾經發現頂誇克的美國費米實驗室宣布，他們的萬億電子伏加速器於9月30日關閉。之所以如此，是因為費米實驗室計劃轉向一項新的研究，也就是對義大利OPERA實驗發現的「超光速中微子」的結果進行驗證。
在9月底，這個屬於義大利Gran Sasso國家實驗室名下的OPERA項目組可以說是賺足了眼球。《自然》雜志上的一篇文章稱「OPERA」的實驗裝置接收到了來自730公里外位於Geneva歐洲核子研究中心(CERN)發出的中微子。而中微子穿越這段距離的時間比光速快60納秒（1納秒等於十億分之一秒）。
中微子是一種不帶電的基本粒子，該粒子具有最強的穿透力。
這一結果與愛因斯坦相對論中 「光速無法超越」理論相矛盾。很多科學家都心存懷疑，其中最有名的是1979年諾貝爾物理學獎得主格拉肖，他因統一了電弱理論而獲獎。他宣稱由於中微子在從Geneva到Gran Sasso的傳播過程中會損失能量，因此中微子的超光速現象是不可能發生的。
那麼，究竟是OPERA錯了？還是愛因斯坦錯了？
真真假假
「我感到非常的震驚。」 OPERA項目的發言人，瑞士伯爾尼大學物理學家Antonio Ereditato這樣說。他表示經過數月的研究和交叉檢查，他們並沒有發現任何可以得出有關這個測量結果的解釋，所以將這個研究結果公布。「我們將繼續研究，同時也期待著其他機構的測量以便對我們的工作進行評估。」
OPERA項目組有160餘人，他們來自各個國家。在高能物理所曹俊研究員看來，正式發表的結果肯定經過了反復推敲驗證，他們文章中基本上每個重要的數字都採用不同方法檢驗或獨立驗證。「他們出錯的概率要比相對論出錯的概率大。但是憑空猜測他們哪裡做錯了，肯定是不靠譜的。也有可能什麼地方他們沒有想到。也有可能是中微子有什麼特殊的性質。」曹俊這樣告訴《科學新聞》。
OPERA的中微子大部分來自CERN的?仔粒子的衰變，然後它們在地殼中傳播730公里到達Gran Sasso。跟傳統高能物理實驗不同,中微子實驗並沒有隧道，這是因為中微子和其他粒子的相互作用非常弱，他們能夠在岩層中以近光速傳播。「這個性質是中微子特有的，也是只能在中微子中觀測到超光速現象的可能原因。」中國科學院高能物理研究所的Jarah Evslin解釋稱，之所以能觀測到超光速現象，除了誤差外，其可能原因還在於中微子的特質。
中國科學院高能物理研究所研究員張新民、Jarah Evslin、Emilio Ciuffoli以及劉傑，圍繞OPERA的實驗進行了相關研究。他們提出了一個能夠很好解釋OPERA結果的模型。他們認為對超光速中微子的一個主要限制是來自超新星1987A的中微子觀測。在這個模型中，他們發現暗能量在可見物質高密度區聚集，例如地球附近。「因此，中微子只能在地球附近以超光速傳播，而在太空中，由於可見物質稀少，暗能量不能聚集，中微子也就不能超過光速。」Jarah Evslin這樣說。
事實上，觀測到超光速中微子現象OPERA並不是獨一家。早在2007年，美國費米實驗室MINOS實驗就曾經觀測到類似的狀況，但是當時並沒有引起重視。
「費米實驗室的MINOS實驗結果沒有被證偽。但是只有2個多標准偏差，顯著性不夠。OPERA超光速的結果達到了6個標准偏差，因此引起了重視。但不能排除實驗做錯了。」曹俊說。
據介紹，在粒子物理理論被驗證的過程中，並未規定重復試驗的次數。但是在單個實驗中，如果達到5倍標准偏差的顯著水平就可以確認。故OPERA實驗相比費米的MINOS的實驗更引人關注。
Jarah Evslin認為，之前由於費米MINOS實驗的誤差較大所以可信度低，而現在OPERA發現了相同的現象，因此費米的實驗就值得商榷了。他指出，目前中微子只是比光速快了近7000米/秒，這么小的差別是很難被觀測到的。主要有以下兩個原因：中微子接收器位於地面以下1000米，不能直接用GPS來測時間；兩年間，OPERA實驗捕捉了16000個中微子束，中微子脈沖不是瞬時發出的，而是在一個約10000納秒的時間內連續發出的。因此，我們無法區別探測到的中微子是在哪一刻發射出來的。在實驗上這非常難下定論也非常容易發生錯誤。
如何驗證
對於OPERA究竟是對還是錯，這個問題也許OPERA自己並不能給出答案。這需要其他實驗室給予幫助。
「由於超光速現象會撼動現代物理學的基礎，所以我認為我們需要更多的中微子實驗來檢驗OPERA的結果。」Jarah Evslin告訴《科學新聞》，如果在這次實驗中，OPERA在某個細節上犯了錯，那麼下次實驗他們還會繼續犯同樣的錯誤。所以對下次的結果仍然不能相信。因此必須在一到兩年內有其他兩個實驗對OPERA的結果進行檢驗，一個就是美國費米實驗室的MINOS實驗，第二個是日本的T2K實驗。
和許多物理學家一樣，Jarah Evslin對OPERA的實驗結果雖然心存疑慮，但仍認為是值得商榷的。「如果明年費米實驗室的MINOS實驗能夠證實OPERA的結果，那麼我認為這個實驗就基本是正確的了。」Jarah Evslin這樣告訴《科學新聞》。
據了解，為了對OPERA實驗進行驗證，目前費米實驗室的MINOS提出了升級後的計劃。其中包括採用更精確的時間測量方法，採用新的GPS感測器、原子鍾和探測器，來將中微子到達時間誤差控制在2納秒。預計最快將在2014年得出結果。
在Jarah Evslin看來，費米實驗室想要提高精度就必須在時間和距離兩個方面上努力。特別是時間校準上必須在發生端和接收端下功夫。這是因為OPERA實驗在距離校準上做得非常好，甚至能夠探測到大陸板塊移動。OPERA實驗利用了多種獨立的手段以及時間上最精準的鍾來校時。因此，費米實驗室至少要達到相同的水平，才可以確保實驗結果的准確。
而除了校準時間外，「當然，能夠延長中微子的傳播距離是最好的，這樣的話，時間可以不用探測的那麼精確。但是這樣一來我們就需要一個新的探測器，而建造一個新的探測器絕對不是一兩年能夠搞定的。」Jarah Evslin表示。
Jarah Evslin看來，在OPERA的結果得到確認之前，理論物理學家應該從理論方面考慮超光速的可能性，這樣能夠為實驗設計提供幫助。因為，畢竟理論學家的「實驗」比科學家的實驗便宜很多。■
《科學新聞》 (科學新聞2011年第11期 學界)
2012年3月末物理學家們宣布，之前那項對愛因斯坦相對論的基礎——光速極限理論提出挑戰的實驗已經被確認存在錯誤。後續的驗證實驗已經證明，和所有其它事物一樣，中微子同樣遵循愛因斯坦指出的宇宙速度極限法則。

3. 宇宙中來無影去無冬的幽靈粒子，是靠純凈水檢測的嗎

江門中微子實驗（JUNO）於2015年1月開工建設。若順利，明年年中，施工人員將開始在地下實驗廳中組裝巨大的球形探測器。這是中國最復雜的高能物理實驗裝置，預計2022年建成。與當前最好的國際同類設備相比，它的規模要大20倍，精度提高近一倍。

這么大的玻璃球，給工程建設帶來了挑戰。江門中微子實驗項目組先後請來幾個知名力學團隊幫忙設計，並搭建了專門實驗室，測試有機玻璃的力學性能和老化情況，還造了一個直徑3米的小球來驗證計算和測試是否准確。

4. 中科院高能物理研究所怎麼樣

能進中科院的都是IQ特別高的，我當年也考中科院高分子材料研究生滑檔內下來的，題目大多是容超綱題。
工作生活前期基本在實驗室，後期有成果之後召開發表，刊登在世界著名的科學期刊上，去全國各地高校做演講，一是獲取學術地位，二是賺點生活費。搞科研很辛苦的，特別是前期，有成果就不一樣了
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兩年過去了，我現在在中科院等離子體物理所，高能所的情況我不大了解，中科院的國家經費都不低就對了，現在每個月（碩士）3000-4000左右，不用學費（返還），專心科研。據我所知國內高校幾乎沒有幾個比中科院給的多。
生活基本上都是差不多的，前期就混個二作共同一作啥的，後面有成果了就寫論文，半年左右一片，科研狗枯燥乏味，論文都是相互引用，水文章從講師評職稱到教授，所以說為什麼中國高校中流傳一句話：一流的本科，二流的碩博，三流的教授，有那麼點意思在裡面，不過並不能以偏概全，至少我現在的導師是碩果累累（核聚變等離子體約束行為方向）。

5. 微子達到超光速會如何，真的能做到超越光速嗎

曾經義大利格蘭薩索國家實驗室下屬的一個名為「OPERA」的實驗裝置，接收到來自歐洲核子研究中心的中微子。經測算，中微子在跑過這段732公里距離所用的時間，比光還快了60納秒（1納秒等於十億分之一秒）。

這一結果給科學界帶來了巨大困惑，因為這與愛因斯坦狹義相對論中光速是宇宙速度的極限，沒有任何物質的速度可以超越光速的理論相悖。正在學術界將信將疑之際，歐洲核子研究中心優化了實驗方案並開始復核中微子超光速實驗，最終認為「新的測量方法沒有改變最初的結論」。

為此各國科學機構和專家都對此採取慎之又慎的態度，並認為：從概率上來說，最大的可能性是這個實驗本身有漏洞，只不過現在還沒有被發現。為此，歐洲核子研究中心特地舉辦了一場網路發布會，詳細說明實驗的方法以及各種誤差的估算，同時邀請其他的實驗機構重復相同的實驗，來作為此結果的驗證。

今年2月，歐洲核子研究中心發現是連接GPS和電腦光纖的接頭松動造成了中微子超光速的假象，但同時另一個與GPS信號同步的振盪器故障又可能導致實驗結果低估中微子的速度。為此他們將在今年5月重新做試驗進行檢測。

諾貝爾獎獲得者格拉肖發表論文說，如果中微子真的超了光速，那麼它的能量會在地下飛行過程中損失，實驗結果會自相矛盾。因此，當務之急是重復實驗結果。

當然還有另一種觀點，認為中微子可能具有特殊性質，這樣相對論也是對的，這個實驗結果也是對的。比如說，歐洲核子研究中心發出的中微子有可能振盪到一種惰性中微子，而惰性中微子可以在多維空間中「抄近路」，然後再振盪回普通中微子，這樣看起來中微子就跑得比光快了。

也有人認為中微子的質量不是固定的，與暗能量有關聯，會隨環境變化，這樣在飛行過程中看起來比光速快。諸如此類的理論很多，不過這些理論本身就需要大量實驗來證實。

正當筆者行文至此，准備等待新的實驗結果時，好消息傳來了：據國外媒體報道，愛因斯坦可以安心了，因為最新的實驗結果顯示，之前有關中微子超光速的消息並不成立，也就是說光速仍舊是不可超越的。這條結果也平息了之前對於這一消息的諸多爭論。

歐洲核子中心研究主管賽吉爾·波特魯西在一份聲明中表示：「現有證據開始表明OPERA的實驗結果是不正確的。然而不管結果如何，OPERA小組完成了一次完美的科學實驗，並將他們的實驗結果公之於眾，接受最嚴苛的審查，並歡迎其他科學家對此進行獨立測量。」

6. 什麼是核聚變

核聚變是指由質量小的原子，主要是指氘或氚，在一定條件下（如超高溫和高壓），發生原子核互相聚合作用，生成新的質量更重的原子核，並伴隨著巨大的能量釋放的一種核反應形式。原子核中蘊藏巨大的能量，原子核的變化（從一種原子核變化為另外一種原子核）往往伴隨著能量的釋放。如果是由重的原子核變化為輕的原子核，叫核裂變，如原子彈爆炸；如果是由輕的原子核變化為重的原子核，叫核聚變，如太陽發光發熱的能量來源。
核聚變，即氫原子核（氘和氚）結合成較重的原子核（氦）時放出巨大的能量。 熱核反應[1]，或原子核的聚變反應，是當前很有前途的新能源。參與核反應的氫原子核，如氫（氕）、氘、氚、鋰等從熱運動獲得必要的動能而引起的聚變反應（參見核聚變）。熱核反應是氫彈爆炸的基礎，可在瞬間產生大量熱能，但目前尚無法加以利用。如能使熱核反應在一定約束區域內，根據人們的意圖有控制地產生與進行，即可實現受控熱核反應。這正是目前在進行試驗研究的重大課題。受控熱核反應是聚變反應堆的基礎。聚變反應堆一旦成功，則可能向人類提供最清潔而又是取之不盡的能源。
編輯本段反應條件
核聚變是指由質量小的原子，主要是指氘或氚，在一定條件下 太陽的能量來自它中心的熱核聚變
（如超高溫和高壓），發生原子核互相聚合作用，生成新的質量更重的原子核，並伴隨著巨大的能量釋放的一種核反應形式。原子核中蘊藏巨大的能量，原子核的變化（從一種原子核變化為另外一種原子核）往往伴隨著能量的釋放。如果是由重的原子核變化為輕的原子核，叫核裂變，如原子彈爆炸；如果是由輕的原子核變化為重的原子核，叫核聚變，如太陽發光發熱的能量來源。 目前人類已經可以實現不受控制的核聚變，如氫彈的爆炸。但是要想能量可被人類有效利用，必須能夠合理的控制核聚變的速度和規模，實現持續、平穩的能量輸出。科學家正努力研究如何控制核聚變，但是現在看來還有很長的路要走。
編輯本段可控核聚變方式
目前主要的幾種可控核聚變方式： 超聲波核聚變 激光約束（慣性約束）核聚變 磁約束核聚變（托卡馬克） 典型的聚變反應是 411H—→42He+20n+1e+2.67×107eV 21H+21H—→32He+10n+3.2×106eV 21H+21H—→31He+11H+4×106eV 31H+21H—→42He+10n+1.76×107eV 後三個反應的凈反應是 521H—→42He+32He+11H+210n+2.48×107eV
編輯本段核聚變的應用
1、可控核聚變的發生條件 產生可控核聚變需要的條件非常苛刻。我們的太陽就是靠核聚變反應來給太 EAST全超導非圓截面核聚變實驗裝置
陽系帶來光和熱，其中心溫度達到1500萬攝氏度，另外還有巨大的壓力能使核聚變正常反應，而地球上沒辦法獲得巨大的壓力，只能通過提高溫度來彌補，不過這樣一來溫度要到上億度才行。核聚變如此高的溫度沒有一種固體物質能夠承受，只能靠強大的磁場來約束。此外這么高的溫度，核反應點火也成為問題。不過在2010年2月6日，美國利用高能激光實現核聚變點火所需條件。中國也有「神光2」將為我國的核聚變進行點火。 2、核聚變的反應裝置 目前，可行性較大的可控核聚變反應裝置就是托卡馬克裝置。 托卡馬克是一種利用磁約束來實現受控核聚變的環性容器。它的名字Tokamak 來源於環形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnit)、線圈(kotushka)。最初是由位於蘇聯莫斯科的庫爾恰托夫研究所的阿齊莫維齊等人在20世紀50年代發明的。 托卡馬克的中央是一個環形的真空室，外面纏繞著線圈。在通電的時候托卡馬克的內部會產生巨大的螺旋型磁場，將其中的等離子體加熱到很高的溫度，以達到核聚變的目的。 我國也有兩座核聚變實驗裝置。 3、核聚變的優劣勢 優勢： （1）.核聚變釋放的能量比核裂變更大 （2）.無高端核廢料 （3）.可不對環境構成大的污染，而且反應過程容易控制，核事故風險 極低！ （4）.燃料供應充足，地球上重氫有10萬億噸（每1升海水中含30毫克氘，而30毫克氘聚變產生的能量相當於300升汽油） （5）.無法用作核武器材料 也就沒有了政治干涉！ 劣勢： 反應要求極高，技術要求極高 從理論上看，用核聚變製造武器和提供部分能源，是非常有益的。但目前人類還沒有辦法，對它們進行較好的利用。 （對於核裂變，由於原料鈾的儲量不多，政治干涉很大，放射性與危險性大，核裂變的優勢無法完全利用。截至2006年，核能（核裂變能）發電佔世界總電力約15%。說明了核裂變的應用的規模之大，更能說明優勢比核裂變更大的核聚變能源前景更加光明。科學家們估計，到2025年以後，核聚變發電廠才有可能投入商業運營。2050年前後，受控核聚變發電將廣泛造福人類。 ）
編輯本段核聚變與恆星發光原理
當四個氫原子在高溫下靠得很近時，四個質子會撞到一起時，其中兩個會發生衰變，釋放出兩個反中微子和正電子，變成中子。這兩個正電子會與原子核外電子相互湮滅，形成兩個光量子；剩下的一共有兩個中子、質子和電子，恰好形成一個氦原子。絕大多是恆星都是通過質子的衰變而發出光芒，這在日常生活中也用途很大。
編輯本段另一定義
比原子彈威力更大的核武器—氫彈，就是利用核聚變來發揮作用的。 EAST全超導非圓截面托卡馬克實驗裝置
核聚變的過程與核裂變相反，是幾個原子核聚合成一個原子核的過程。只有較輕的原子核才能發生核聚變，比如氫的同位素氘（）、氚（chuan）等。核聚變也會放出巨大的能量，而且比核裂變放出的能量更大。太陽內部連續進行著氫聚變成氦過程，它的光和熱就是由核聚變產生的。 核聚變能釋放出巨大的能量，但目前人們只能在氫彈爆炸的一瞬間實現非受控的人工核聚變。而要利用人工核聚變產生的巨大能量為人類服務，就必須使核聚變在人們的控制下進行，這就是受控核聚變。 實現受控核聚變具有極其誘人的前景。不僅因為核聚變能放出巨大的能量，而且由於核聚變所需的原料——氫的同位素氘可以從海水中提取。經過計算，1升海水中提取出的氘進行核聚變放出的能量相當於100升汽油燃燒釋放的能量。全世界的海水幾乎是「取之不盡」的，因此受控核聚變的研究成功將使人類擺脫能源危機的困擾。 但是人們現在還不能進行受控核聚變，這主要是因為進行核聚變需要的條件非常苛刻。發生核聚變需要在1億度的高溫下才能進行，因此又叫熱核反應。可以想像，沒有什麼材料能經受得起1億度的高溫。此外還有許多難以想像的困難需要去克服。盡管存在著許多困難，人們經過不斷研究已取得了可喜的進展。科學家們設計了許多巧妙的方法，如用強大的磁場來約束反應，用強大的激光來加熱原子等。可以預計，人們最終將掌握控制核聚變的方法，讓核聚變為人類服務。 利用核能的最終目標是要實現受控核聚變。裂變時靠原子核分裂而釋出能量。聚變時則由較輕的原子核聚合成較重的較重的原子核而釋出能量。最常見的是由氫的同位素氘（讀"刀"，又叫重氫）和氚（讀"川"，又叫超重氫）聚合成較重的原子核如氦而釋出能量。 核聚變較之核裂變有兩個重大優點。一是地球上蘊藏的核聚變能遠比核裂變能豐富得多。據測算，每升海水中含有0.03克氘，所以地球上僅在海水中就有45萬億噸氘。1升海水中所含的氘，經過核聚變可提供相當於300升汽油燃燒後釋放出的能量。地球上蘊藏的核聚變能約為蘊藏的可進行核裂變元素所能釋出的全部核裂變能的1000萬倍，可以說是取之不竭的能源。至於氚，雖然自然界中不存在，但靠中子同鋰作用可以產生，而海水中也含有大量鋰。 第二個優點是既干凈又安全。因為它不會產生污染環境的放射性物質，所以是干凈的。同時受控核聚變反應可在稀薄的氣體中持續地穩定進行，所以是安全的。 國際熱核聚變實驗堆裝置示意圖
目前實現核聚變已有不少方法。最早的著名方法是"托卡馬克"型磁場約束法。它是利用通過強大電流所產生的強大磁場，把等離子體約束在很小范圍內以實現上述三個條件。雖然在實驗室條件下已接近於成功，但要達到工業應用還差得遠。按照目前技術水平，要建立托卡馬克型核聚變裝置，需要幾千億美元。 另一種實現核聚變的方法是慣性約束法。慣性約束核聚變是把幾毫克的氘和氚的混合氣體或固體，裝入直徑約幾毫米的小球內。從外面均勻射入激光束或粒子束，球面因吸收能量而向外蒸發，受它的反作用，球面內層向內擠壓（反作用力是一種慣性力，靠它使氣體約束，所以稱為慣性約束），就像噴氣飛機氣體往後噴而推動飛機前飛一樣，小球內氣體受擠壓而壓力升高，並伴隨著溫度的急劇升高。當溫度達到所需要的點火溫度（大概需要幾十億度）時，小球內氣體便發生爆炸，並產生大量熱能。這種爆炸過程時間很短，只有幾個皮秒（1皮等於1萬億分之一）。如每秒鍾發生三四次這樣的爆炸並且連續不斷地進行下去，所釋放出的能量就相當於百萬千瓦級的發電站。 原理上雖然就這么簡單，但是現有的激光束或粒子束所能達到的功率，離需要的還差幾十倍、甚至幾百倍，加上其他種種技術上的問題，使慣性約束核聚變仍是可望而不可及的。 盡管實現受控熱核聚變仍有漫長艱難的路程需要我們征服，但其美好前景的巨大誘惑力，正吸引著各國科學家在奮力攀登。
編輯本段原理
簡單的回答：根據愛因斯坦質能方程E=mc2. 原子核發生聚變時，有一部分質量轉化為能量釋放出來。 只要微量的質量就可以轉化成很大的能量。 兩個輕的原子核相碰，可以形成一個原子核並釋放出能量，這就是聚變反應，在這種反應中所釋放的能量稱聚變能。聚變能是核能利用的又一重要途徑。 最重要的聚變反應有： 式中D是氘核（重氫）、T是氚核（超重氫）。以上兩組反應總的效果是： 即每「燒』掉6個氘核共放出43．24MeV能量，相當於每個核子平均放出3．6MeV。它比n＋裂變反應中每個核子平均放出200／236＝0．85MeV高4倍。因此聚變能是比裂變能更為巨大的一種核能。 核聚變能利用的燃料是氘（D）和氚。氘在海水中大量存在。海水中大約每600個氫原子中就有一個氘原子，海水中氘的總量約40萬億噸。每升海水中所含的氘完全聚變所釋放的聚變能相當於300升汽油燃料的能量。按目前世界消耗的能量計算，海水中氘的聚變能可用幾百億年。氚可以有鋰製造。鋰主要有鋰-6和鋰-7兩種同位素。鋰-6吸收一個熱中子後，可以變成氚並放出能量。鋰-7要吸收快中子才能變成氚。地球上鋰的儲量雖比氘少得多，也有兩千多億噸。用它來製造氚，足夠用到人類使用氘、氘聚變的年代。因此，核聚變能是一種取之不盡用之不竭的新能源。 在可以預見的地球上人類生存的時間內，水的氘，足以滿足人類未來幾十億年對能源的需要。從這個意義上說，地球上的聚變燃料，對於滿足未來的需要說來，是無限豐富的，聚變能源的開發，將「一勞永逸」地解決人類的能源需要。六十多年來科學家們不懈的努力，已在這方面為人類展現出美好的前景。 典型的聚變反應是 411H—→42He+20-1e+2.67×107eV 21H+21H—→32He+10n+3.2×106eV 21H+21H—→31H+11H+4×106eV 31H+21H—→42He+10n+1.76×107eV 後三個反應的凈反應是 521H—→42He+32He+11H+210n+2.48×107eV 即每5個21H聚變後放出2.48×107eV能量。 氘是相當豐富的氫同位素，在海洋中每6500個氫原子就有1個氘原子，這意味著海洋是極大量氘的潛在來源。僅在1L海水中就有1.03×1022個氘原子，就是說每1Km3海水中氘原子所具有的潛在能量相當於燃燒13600億桶原油的能量，這個數字約為地球上蘊藏的石油總儲量。 要使原子核之間發生聚變，必須使它們接近到飛米級。要達到這個距離，就要使核具有很大的動能，以克服電荷間極大的斥力。要使核具有足夠的動能，必須把它們加熱到很高的溫度（幾百萬攝氏度以上）。因此，核聚變反應又叫熱核反應。原子彈爆炸產生的高溫可引起熱核反應，氫彈就是這樣爆炸的。 受控核聚變是等離子態的原子核在高溫下有控制地發生大量原子核聚變的反應，同時釋放出能量。氘是最重要的聚變燃料，海洋是氘的潛在來源，一旦能實現以氘為基本燃料的受控核聚變，人們就幾乎擁有了取之不盡、用之不竭的能源。氫彈爆炸釋放出來的大量聚變能、原子彈爆炸釋放出來的大量裂變能，都是不可控制的。在第一顆原子彈爆炸後僅十多年，人們就找到控制裂變反應的辦法，並建成了裂變電站。原以為氫彈炸爆後能建成聚變電站，但並不如此簡單，即使在地球條件下能發生的聚變反應： 31H+21H—→42He+10n+1.76×107eV 也只能在極高的溫度（＞4000℃）和足夠大的碰撞幾率條件下，才能大量發生。因此實際可作為能源使用的受控熱核聚變反應，必須在產生並加熱等離子體到億萬攝氏度高溫的同時，還要有效約束這一高溫等離子體。這就是近幾十年內研究的難題和期望攻克的目標。中國的中科院物理所、中科院等離子物理所、西南物理研究院在實驗工程和理論研究各方面都做了許多的工作，也取得了許多重要的進展。

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最近，一篇名為《 丘成桐：關於中國建設高能對撞機的意見並回復媒體的問題》發表在蝌蚪五線譜網站後，引起了很多人的關注。

8. 十大暗物質實驗室

1.錦屏地下實驗室 2.美國南達科他州布萊克山山底實驗室

9. 關於中子的一堆問題

中子和反中子都不帶電菏,自旋相反,中子和反中子一旦相遇會湮滅成光子,能量100%釋效。

其它一堆問題?見下三圖:

圖中＋－號代表不可分割的最小正負電磁信息單位-量子比特（qubit）

（名物理學家約翰.惠勒John Wheeler曾有句名言:萬物源於比特 It from bit

量子信息研究興盛後,此概念升華為，萬物源於量子比特）

註：位元即比特