如何将质子加速为高能粒子

质子可以通过加速器被加速为高能粒子。常见的加速器有离子加速器、电子加速器和核加速器。离子加速器可以将质子加速到几百兆电子伏特，而电子加速器可以将质子加速到数千兆电子伏特，核加速器可以将质子加速到数十亿兆电子伏特。

包括机械。粒子加速器是一种用于对高能粒子进行加速和聚焦的重要实验设备，其主要涉及物理学和工程学等多个领域的知识，物理学是最为核心的领域，机械学是一个很重要的分支，主要涉及机械设计、运动学、动力学等方面的知识。

不管是地球上的黄金，还是宇宙中其它星球上的黄金，都来源于超新星爆发。而人类观测到的超新星爆发也没几次，因此黄金在宇宙中也不是特别多的。

恒星等超大质量星体因为引力极大，不断地压缩原子，原子核之间发生聚变反应。现代科学研究发现，核聚变在形成铁之后，再发生聚变反应就需要吸收巨大的能量。恒星（质量8倍于太阳或以上的恒星）在聚变形成铁后会变得不稳定，超新星爆发。

超新星爆发过程中释放的能量能够补充铁核聚变所需的能量，于是比铁更重的元素原子核就被制造了出来，并被超新星爆发的巨大推力送往周边宇宙空间。因为引力的关系，宇宙中的尘埃、陨石等相互吸引，又形成新的天体，那些质量较大的原子也融进了各种星球。

因为生成条件比较苛刻，在宇宙中黄金也不算太多，超新星爆发目前人类也没观测到多少，比较著名的是SN1054,在宋朝就被我国的史官记录了下来。不过科学家也在宇宙中观测到几乎全部由黄金构成的星球。黄灿灿的星球，简直闪瞎眼。

虽然黄金很贵重，但地球上其实并不缺黄金，如果将地球上的黄金平均分配给每个人的话，那么全球70多亿人每人都可以分得近1万吨黄金，想一想1万吨是什么概念？马路上行驶的小 汽车 通常还都不到两吨，至少5000辆小 汽车 重量的黄金该多么的震撼，像我这样现在连一克都没有的人真是不敢想象啊。

不过地球上这么多黄金，并非是地球的制造，地球虽然个头很大，但是地球并没有能力创造任何元素，整个地球上只有在科学家的实验室中才有可能有元素被创造出来，所以地球上的黄金基本都来自于宇宙之中。

那么黄金到底来自哪里呢？基本只有两个手段可以创造黄金，一个是超新星爆发，一个是中子星碰撞，当超过太阳八倍质量的恒星内部的核聚变进行的铁元素的时候，就会发生超新星爆发，这时其内部可以产生高达1000亿度的高温，一瞬间就可以迅速合成很多铁以上的元素，黄金就是其中之一，产生之后黄金元素被超新星爆发的强大力量抛洒到宇宙空间中，通过中子衰变等手段形成固态的黄金，他们在星际空间漫游的过程中会和尘埃石块儿等结合成小行星，来到地球附近的时候被地球引力捕获降落到地球上，这就是地球上黄金的来源。

不过天文学家们认为超新星爆发产生的黄金量比较少，黄金更多的产生与中子星碰撞之时，因为中子星碰撞时可以产生高达3500亿度的温度，大量的重元素都得以合成，黄金铂金以及一些稀有的重元素也都是这样形成的，之后它们被相撞的中子星抛洒出来，以上面所讲的同样的方式来到地球上，这也是地球上黄金最重要的来源。

地质学家们认为地球上可能存在着50万亿吨的黄金，那么为什么地球的黄金那么稀少呢？这是因为地球上的黄金元素大都来自于地球开始形成之时，而由于金元素属于重元素，所以它们在地球还是熔岩状态的时候就开始缓慢的下沉，渐渐沉到了地核之中，所以地球上90%左右的黄金都在地核中，剩下的大部分都在地幔中，地壳中据说连1‰都不到，易开采的黄金量就更少了，这就是地球上黄金之所以这么贵重的原因。

黄金是一种稀有金属，既是地球人类 社会 财富的象征，又在 科技 工业和 社会 生活中起着重要作用。

地球的黄金总储量大约有48亿吨，主要储存在地核和地幔中，其中地核内约有47亿吨，地幔中约有8600万吨。这些黄金凭人类目前的技术还是既不可望又不可及的，因此只有存在于地壳中的1400万吨可供人类开采。

目前已经开采出来世界黄金储存量为163万吨，其中首饰用量836万吨，个人投资量273万吨，世界各国官方储备总量287万吨，工业用量197万吨。目前确认有能力开采的地下黄金储量只有26万吨了，所以那理论上的一千多万吨依然是望梅止渴。

可见黄金是真正的稀有啊，如果按照已经开采出来的总量163万吨计算，世界上按70亿人口（现在实际约有78亿人口了）计算，人均才能分配到0023公斤，也就是23克。大家看看自己拥有多少，超过平均数了吧？那就是富翁了啊，哈哈~

地球上黄金储量并不少，但地球本身并不会产生黄金，主要是天上掉馅饼掉下来的。

黄金的生成需要很特殊的条件，所以黄金是不会在地球上自己出现的，而是宇宙发展到一定阶段，在较为极端情况下才能产生。

这个极端情况一是超新星爆炸，二是中子星相撞，才会有大量黄金抛散在宇宙中。

2017年，科学界观测到据我们13亿光年发生的两颗中子星相撞事件，就向太空抛洒了那么一点点金子碎屑，这点碎屑据说有300个地球的质量。

在一百多亿年的宇宙变迁中，这种相撞和超新星爆炸事件并不少，飘飘洒洒的黄金在宇宙空间流浪，被一个个星球引力所捕获，地球也参与其中，分得了一杯羹，这就是小行星和陨石带来的财富。

虽然地球上的黄金都是来自于太空，但来源有几个。

一是地球诞生过程中裹挟进来的。 这主要是太阳系形成的星云是一个再生星云，所谓再生星云就是非宇宙大爆炸的原始星云，而是上一代恒星死亡时发生的超新星大爆炸残留的星云。

这种星云物质中本来就含有黄金，在太阳形成后，地球等行星就是把这些漏网的残渣裹挟起来，由小到大的不断吸积，滚雪球一样就形成了行星，里面就包含了一些黄金。

二是地球形成初期小行星撞击带来的。 英国布里斯托尔大学的研究人员对格陵兰岛等地的古老岩石研究发现，地球形成初期，也就是42-44亿年前，地球曾经遭受了一场长达两亿年的黄金陨石雨轰击，这些陨石富含黄金、铂金、钨和铅元素，这种长时间持续不断的倾泻，足足可以为当时的地球铺上4米厚一层。

那时的地球还处于熔融状态，重金属就逐渐的沉积到了地核。

三是持续不断的陨石带来的黄金。 地球几乎每天都有无数小流星划过大气层，一些没烧完的小行星碎片落到地表就成了陨石。每天这样的小陨石碎片都有成千上万吨，一年都有几十万吨到数百万吨，这里面不乏有一些贵重金属，其中黄金也有一些。一些高品位的狗头金就来源于此。

综上所述，可以看出地球上的黄金主要是天上掉下来的，看来天上掉馅饼的事情并非妄言。

由此有人就做起了守株待兔的美梦，说如果天上有一颗贵金属小行星，就把它拽回来，就发财了。不过我们现在还没有这么厉害的技术。

但过于贪心，往往会因小失大。一个数公里直径的纯金小行星路过地球，虽然财富无极限，但真的砸了下来，就不是馅饼了，而是毁灭。

值吗？或许人为财死，鸟为食亡，被金子砸中，死了都值？啊呸~

地球上的黄金来源于宇宙，金元素是太空剧烈活动时产生 。

即使是太阳这样的恒星也无法产生黄金这样的重元素。天文学家认为 黄金的产生是超新星爆发和中子星碰撞等极端天文条件下才会生成的 。

当超新星爆发，或者中子星碰撞合并发生时，这些剧烈的天文活动下产生了特殊的物理条件比如极端的高温高压，这时，原子序数较小的元素，就有机会聚变成重元素，金元素就是这么产生的。随着这些剧烈的活动，所生成的黄金会被喷发或者抛射到宇宙中去。

在最近的中子星引力波观察中，曾观测到中子星碰撞后在宇宙中，如烟花般地释放物质，其中有含有大量的黄金，铂金等重金属元素。这些被释放出来的物质，在宇宙中飘荡，不知道什么时候沉积到地球表面，经过几十亿年的积累，就成了现在地球金矿的来源。

我们现在可以人工合成钻石，但黄金确实不可再生的。虽然现在宇宙中时时刻刻有超新星在爆发，我们也不知道什么时候还会有黄金来到地球。

但太空中很多小行星确实富含黄金等重金属物质。在地球资源紧张的当下，最近几十年内，到太空中寻找资源肯定是必然要实行的，对一些近地小行星的勘探和开采，也是很多太空计划的重要组成部分。

最近几十年内，我们应该可以看到这样的景象，各种采矿飞船在地球附近忙碌的运输，在小行星上会有大量人工智能机器人从事开采和勘测功能。

那时的金价不知道多少呢，还会有这么多的大妈去炒黄金吗？

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首先黄金是一种贵金属，这种贵金属非常的稀少，以至于人们从很早的时候，就将黄金赋予了货币的属性，那么黄金既然带有一个金字，它肯定是由金元素组成的，但金元素又属于重元素，而重元素的形成条件，地球上是肯定没有的，所以答案就很清楚了，黄金的形成的原因，还是来源于宇宙当中。

其实我们这个宇宙在刚刚形成的时候，大多数的元素都是氢，当然还有一部分的氦，那么其他的各种元素，都是在这两种元素的基础上，慢慢演化出来的，而演化的主体方式就是恒星，恒星之所以会发光发热，是因为恒星的内部，在进行核聚变的反应，而核聚变正是将轻元素变成重元素的过程。

那么一般来说，当一颗恒星聚变到铁元素的时候，这颗恒星就走到了生命的尽头，因为随着时间推移，恒星内部的铁元素会越来越多，而铁元素又比较的特殊，它在自然的条件下，是无法继续进行聚变的，因为铁元素进行聚变反应的时候，不仅不会释放能量，反而需要吸收能量才行。

所以当一颗恒星无法再释放能量的时候，核聚变的反应就会逐渐的停止，恒星内部的铁会越来越多，最终形成一个铁核，这个时候恒星就会向内部进行收缩，但这些收缩的部分，终究会撞击在恒星内部的铁核上，然后形成剧烈的反弹，那么这个时候，超新星爆发就出现了。

那么由于超新星爆发产生了巨大的能量，导致了铁可以继续合成更重的元素，例如钛，铜，铅，以及银和金等等，所以地球上的黄金，大概就是这么出现的，超新星爆发会对外抛射出大量的物质，这些物质又慢慢的形成了其他的宇宙天体，这些天体就包括我们地球在内。

最后超新星在爆发之后，会形成两个结果，一个是变成一颗中子星，另外一个就是变成黑洞，那么这二者的区别就在于恒星的质量，如果一颗恒星的质量大于太阳的25倍以上，这颗恒星最后就可能变成一颗黑洞，所以我们这个宇宙，就是这么的神奇。

地球上的金元素来自星星。

不管是沉甸甸的金条也好，闪闪发光的金项链也好，它们都含有金元素，金元素含量越高就越值钱，而这些金元素并不是在地球上制造的，而是由星星“变”出来的。

古代的时候有不少关于点金石和炼金术的故事，现在我们知道了，要想把一种元素变成另一种，需要改变它的原子核，比如1个质子1个中子组成了氢原子核，79个质子和118个中子组成了金原子核。

宇宙中所有的重元素都是合成出来的，叫做核合成。

核合成的方法很多，有一种方法是一个原子核快速吸收一系列的中子并达到稳定状态，于是新的元素被合成出来，比如金。

这一过程需要非常极端的物理条件，科学家最初提出一些超新星爆发可以提供这种极端条件，从而合成金元素。

现在，研究人员发现中子星合并也可以合成 大量 金元素。

“大量"是什么意思呢？最近发表的一项研究显示，去年八月那次著名的双中子星合并事件可能产生了 3-13个地球质量的金元素 。假如一克黄金300元，1个地球质量大概是6千亿亿亿克，那么3个地球质量的金子就有540万亿亿亿元。

这些来自星星的金元素像尘埃一样弥散在宇宙中，等待新的机会。

当时机成熟的时候，引力会把金和其他元素聚集到一起，形成恒星、行星、小行星、彗星等大大小小的天体。引力还会让小天体（小行星、彗星等）飞向大的天体（比如行星、恒星），甚至撞到大天体上。

所以地球上的金元素，有一些是地球形成的时候就在里面了，还有一些是撞到地球上的小天体所带来的；不管哪一种，都是很早很早之前，由一些星星在极端物理条件下合成的。

文献请参考：>

中国三大高能物理研究装置

80年代，我国陆续建设了三大高能物理研究装置――北京正负电子对撞机、兰州重离子加速器和合肥同步辐射装置。为什么国家要花费如此巨资，建设这三大高能物理研究装置呢？

中国科技大学同步辐射加速器实验室 随着科学技术的发展，人类对物质结构的认识是从一开始看到身边的各种物质逐渐发展到借助放大镜、显微镜、直到后来的粒子加速器、电子对撞机等，逐步深入到细胞、分十、原子和原子核深层次，每深入一步都会带来巨大的社会效益和经济效益。原子核及其核外电子的发现，带动了无线电、半导体、电视、雷达、激光、 X光的发展，而近几十年对原子核的研究，则为原子能的利用奠定了理论基础。

要想了解物质的微观结构，首先要把它打碎。粒子加速器就是用高速粒子去“打碎”被测物质，让正负电子在运动中相撞，可以使物质的微观结构产生最大程度的变化，进而使我们了解物质的基本性质。

北京正负电子对撞机

北京正负电子对撞击 北京正负电子对撞机是一台可以使正、负两个电子束在同一个环里沿着相反的方向加速，并在指定的地点发生对头碰撞的高能物理实验装置。由于磁场的作用，正负电子进人环后，在电子计算机控制下，沿指定轨道运动，在环内指定区域产生对撞，从而发生高能反应。然后用一台大型粒了探测器，分辨对撞后产生的带电粒千及其衍变产物，把取出的电子信号输人计算机进行处理。它始建于1984年10月7日，1988年10月建成，包括正负电子对撞机、北京谱仪（大型粒子探测器）和北京同步辐射装置。

北京正负电子对撞机的建成，为我国粒子物理和同步辐射应用研究开辟了广阔的前景。它的主要性能指标达到80年代国际先进水平，一些性能指标迄今仍然是国际同类装置的最好水平。

兰州重离子加速器

兰州重离子加速器 兰州重离子加速器是我国自行研制的第一台重离子加速器，同时也是我国到目前为止能量最高、可加速的粒子种类最多、规模最大的重离子加速器，是世界上继法国、日本之后的第三台同类大型回旋加速器，1989年H月投入正式运行，主要指标达到国际先进水平。中科院近代物理研究所的科研人员以创新的物理思想，利用这台加速器成功地合成和研究了10余种新核素。

合肥同步辐射装置

合肥国家同步辐射实验室直线加速器 合肥同步辐射装置主要研究粒子加速器后光谱的结构和变化，从而推知这些粒子的基本性质。它始建于1984年4月，1989年4月26日正式建成，迄今已建成5个实验站，接待了大量国内外用户，取得了一批有价值的成果。

中国科学技术大学同步辐射加速器实验室1989年4月提前建成并调试出束。

高能加速器研究机构（High Energy Aelerator Research Organization，简称 KEK）原为隶属于日本文部省的国家实验室，于2004年法人化后，隶属于日本大学共同利用机关法人，为高能物理学与加速器科学的综合研究机构。KEK最早是在1997年4月1日，由原来的高能物理研究所，与东京大学原子核研究所，以及东京大学理学院所附属的介子科学研究中心改组而成的，成为一所综合研究所大学（综合研究大学院大学）。 简称为KEK，是沿用原来的高能物理研究所的略称。

基本介绍 中文名 ：高能加速器研究机构 外文名 ：High Energy Aelerator Research Organization 简称 ：KEK 简介,组织架构,科学装置,发展态势, 简介 日本高能物理研究所KEK（National Laboratory for High Energy Physics）成立于1971年，是隶属日本文部省的国家实验室，从事高能物理、核物理和加速器技术研究。12 GeV的质子同步加速器是KEK的第一个大型设施，自1976年启用后发挥了重要作用。 1997年4月1日，文部省将KEK与东京大学原子核科学研究所INS（Institute for Nuclear Study）、东京大学理学院附属的介子科学实验室MSL(Muon Science Laboratory）合并，成立了高能加速器研究机构（High Energy Aelerator Research Organization），英文缩写仍沿用KEK。其定位是：发展粒子加速器，并且利用它们，开展粒子物理、核物理和材料功能和结构的研究。进行这一重组的目的是有效利用三个研究所的资源，促进不同领域研究者的紧密合作；增强国际竞争地位。KEK重组后分别成立了粒子物理与核物理研究所以及材料科学研究所。材料科学研究所的科学目标是：利用各种先进的束流，如同步辐射光、中子、介子开展多学科的研究，包括物理学、化学、生物学、医学和农业科学，特别是材料科学的前沿领域。支撑这些研究的大科学装置有同步辐射装置-光子工厂（PF）、脉冲散裂中子装置（KENS）和强介子束装置等。 身为原高能物理研究所教授、基本粒子原子核研究所所长、历任高能加速器研究机构理事、高能加速器研究机名誉教授(2009年1月为特别荣誉教授)的小林诚，在该机构的贝尔实验数据的支持下，得到2008年的诺贝尔物理学奖。 组织架构 由以下四大单位所组成： 基本粒子原子核研究所物质结构科学研究所加速器研究设施：KEK研究活动的根基共通基础研究设施：研究活动的辅助设施 科学装置 质子同步加速器PS 1976年开始运行 质子同步加速器PS（Proton Synchrotron）能量为12 GeV，1976年建成。1977年5 月，利用给泡室提供快引出束流和内部靶给计数器实验提供束流。1978年4 月，利用从质子加速器慢引出的束流开展计数器实验。1992年4月，氘束流被PS加速，成功地用于物理实验。1992年10月，超导谱仪建成开始物理实验。1995年，a束流被PS加速，成功地用于物理实验。1999年3月，开始K2K长基线中微子实验。2006年停止运行，之后实验转移至位于该茨城县东海村的J-PARC（2008启用）中心进行。 脉冲散裂中子装置KENS 1980年开始运行 KEK的散裂中子源KENS 1980年开始向国内外科学家开放，它作为日本的中子科学研究中心发挥了重要的作用，每年提交的实验课题申请超过100份，在生物、化学、凝聚态物理、核物理等领域取得了丰硕的研究成果。 光子工厂PF 1983年开始运行 光子工厂PF（Photon Factory）是日本的第一个大型专用同步辐射装置，储存环周长187米，能量为25 GeV，1983年建成。有21条光束线对外开放，包括从插入件引出的6条光束线和弯转磁铁引出的15条光束线。PF可为物理、化学、生物学和医学科学领域里的科学家提供高亮度的X射线和紫外线光。 为获得更低的束流发射度，PF储存环于1997年进行了大规模的改造，束流的发射度从130降到36 nmrad，可提供亮度更高的同步辐射光。 可转移对撞型储存环加速器TRISTAN 1986年开始运行 1986年建成的可转移对撞型储存环加速器TRISTAN（Transposable Ring Intersecting Storage Aelerator in Nippon）耗资870亿日元，费时5年。其主要目标之一在于寻找顶夸克，但顶夸克的质量远大于原先理论学家的预期，超过此加速器的原始设计，科学目标无法实现，最后顶夸克在美国费米实验室的加速器中发现。1984年TRISTAN建造成功，1995年停止运行。 非对称正负电子对撞机KEKB（B介子工厂）1998年开始运行 非对称正负电子对撞机KEKB 为周长3公里的圆形对撞加速器。由8 GeV能量的电子与35GeV能量的正电子对撞，产生大量的B介子和反B介子，因此也称为B介子工厂。KEKB 沿用了TRISTAN的地下隧道，耗资380亿日元进行偏转聚焦磁铁、束流管与超导高频加速空腔(Cavity)的升级改装工作，1998年开始运行。

KEKB每年产生约1亿个B介子・反B介子衰变的事例，由位于对撞点的Belle探测器来进行分析。Belle实验组由13个国家、53个研究单位、约300位研究人员组成，进行CP破坏（粒子与反粒子性质的不同）的研究，对于目前宇宙中反物质消失的一大谜团，CP破坏是相当重要的一大关键，而在B介子衰变的系统下，理论学家预期可以观察到很大的CP破坏的现象，Belle 实验受到世界瞩目。 加速器试验装置ATF 1997年开始运行 加速器试验装置ATF（Aelerator Test Facility）是KEK用于研究直线对撞机等未来加速器上所需的高稳定性、超平行电子束生成的试验装置。1997年开始运行，能量为128 GeV。ATF 成功地产生了平行度为以前的加速器约100倍的超平行电子束，在纳米水平上稳定地对电子束的位置进行控制的研究被称为 ATF2，它的计画、设计、建造将在10个国家、27个研究机构形成的国际联合力量下进行。 光子工厂先进环PF-AR 2002年开始运行 光子工厂先进环PF-AR（Photon Factory advanced ring）原为TRISTAN正负电子对撞机的增强器，后用作专用同步辐射光源，电子束流能量为65 GeV。来自直线加速器加速的部分电子注入两个储存环（PF和AR），所产生的同步光用于开展大量的实验，其研究领域涉及物理、化学、生物等多个学科。PF-AR于1999年起进行改进，包括提高环的真空度增加束流寿命；增加束流位置监视器和导向磁铁，稳定束流轨道和建造更多的波荡器束流线。2001年，改进工作完成，2002年1月8 日开始调试，PF-AR现有7条光束线。 共建质子同步加速器J-PARC 2009年开始运行 质子同步加速器J-PARC（Japan Proton Aelerator Research Complex）由KEK与日本原子能研究所JAERI（Japan Atomic Energy Research Institute）联合建造。其起因是KEK提出了一个建造强子加速器JHF（Japan Housing Finance Agency）的建议，而JAERI提出了建造高功率散裂中子源的建议。这两个建议的共同目标是获得高功率的质子束流，因此日本 将这两个项目合并成一个联合项目，装置建在JAERI的东洋场址。J-PARC由400 MeV直线加速器、3GeV同步加速器和50GeV同步加速器构成。3GeV加速器具有中子源和μ介子源的物质、生命科学实验设备。50GeV同步加速器发出的质子束注入到核物理及粒子物理实验设备和中微子实验设备（利用300公里外的超级神冈作为探测器开展中微子震荡实验）。J-PARC于2001年4月开始建设，2009年1月正式启用。 发展态势 KEK近期主要的科研活动包括：在B工厂继续做出具有世界水准的物理研究工作，积极推进J-PARC散裂中子源和质子加速器的调试运行，加强光子工厂在生命科学领域的套用研究，国际直线对撞机相关技术的研发。KEK中长期的发展方向包括：将B介子工厂升级为超级B介子工厂，能量回收直线加速器的技术研发，国际直线对撞机相关的技术研发以及测试装置，将包括50GeV质子加速器、3GeV散裂中子源等在内的J-PARC综合研究设施建成世界级的轻子、中子物理研究基地。 综上所述，日本大型科研基地的形成，采用了强强联合的模式，1983年KEK建成日本第一个大型同步辐射装置PF时还没有自己的多学科研究部门。1997年与核科学研究所（INS）、东京大学介子科学实验室（MSL）合并后集中了三个研究所的资源，促进了多学科领域科学研究的紧密合作。逐步建设起来的多个大科学装置有力地支撑了多学科研究的发展，KEK成为开展高能物理研究、核科学研究和其它多学科研究的大型综合性研究基地。 2001年，KEK跨地域与日本原子能研究所JAERI联合建造大型质子同步加速器J-PARC。这次的强强联合，是日本拥有了探索宇宙形成和粒子微观物质结构的基础研究装置，J-PARC成为国际上最重要的大型质子加速器之一，其涉及的研究领域非常广泛，包括核物理、粒子物理、凝聚态物理、材料科学和结构生物学等，对提升日本在国际上的科技竞争力起到了重要的作用。 而日本原子能研究所JAERI在2005年10月又与日本核燃料循环开发机构JNC（Japan Nuclear Cycle Development Institute）合并成为日本原子能研究开发机构JEAE，成为日本最主要的大型综合核研发机构，拥有10个研究设施，每年经费预算约1610亿日元（17亿美元），仅2006年就获得了日本 2004亿日元的预算拨款。JEAE的研究范围包括了研究堆、试验堆、聚变、基本粒子研究等广泛的领域，并参加了国际热核试验堆计画ITER。 值得注意的是KEK本身位于日本的筑波科学城。筑波科学城位于东京东北约60公里处（距成田国际机场40公里），占地面积2700多公顷，如加上环绕外围的技术园区共占地达2585平方公里。筑波科学城1958年开始规划，1968年开始建设，目前已有几十个国家研究所（约占日本40%的主要科研机构）、部分私人研究所和筑波大学等在此集聚，从事科学研究的总人数已达22万人，国家研究机构全部预算的5O%左右投资在这里，lO多年来，已投下的巨资达两万多亿日元。筑波科学城设有宇宙研究中心，拥有最先进的质子加速器；工业试验研究中心，包括工业技术院的9个研究所；农业科研实验中心；研究人类的灵长类试验站；高空气象台等，为日本利用西方科技振兴本国经济立下了汗马功劳，现已成为日本最大的科学中心和知识中心，是日本在先进科学技术方面敢于向美国等大国挑战的重要支柱，其发展前景不可低估。

目前世界各国研究机构有许多大型粒子加速器。但能量极高、体积庞大、设备复杂的巨型粒子加速器只有几台，包括位于欧洲核子研究中心的大型正负电子对撞机、美国斯坦福直线加速器中心的斯坦福直线对撞机、美国芝加哥费米国家实验室的质子-反质子对撞机、德国汉堡电子同步加速器研究所的电子-质子对撞机、美国能源部所属布鲁克海文国家实验室的相对论重粒子对撞机，以及日本高能加速器研究组织的强流质子加速器等。

课程通常包括以下内容：

1、理论物理基础：这部分课程包括量子力学、相对论、场论、粒子物理学等基础理论。

2、实验物理基础：这部分课程包括探测器设计、数据分析、实验技术等内容。

3、高能物理专业课程：这部分课程包括高能物理中的实验和理论课程，如高能粒子加速器、宇宙射线、强子物理等。

4、数学和计算机科学课程：高能物理需要运用大量数学和计算机科学知识，因此博士课程中也会包括相关的数学和计算机科学课程，如微积分、数值计算、编程语言等。

5、学术研究方法：这部分课程包括科学研究的方法论、科学伦理等内容，旨在培养学生科研能力和素质。

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