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新冠肺炎從爆發(fā)以來，在短短兩個(gè)月時(shí)間內(nèi)，就已經(jīng)迅速傳遍全世界200多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止本月30日，全世界新冠肺炎確診病例已經(jīng)累計(jì)到65萬例！
從目前的情況來看，境外的新冠肺炎疫情比中國(guó)嚴(yán)重得多，其中境外確診數(shù)最高的依次是美國(guó)、意大利、西班牙！
在主機(jī)圈子中奇游聯(lián)機(jī)寶是比較有名氣的，因?yàn)槠嬗问菄?guó)內(nèi)最早出加速盒子的廠商，在先入為主的優(yōu)勢(shì)下，奇游聯(lián)機(jī)寶一路走來獲得了非常多粉絲，我也正是其中之一。
▋7天吸金3.3億元，騰訊《天涯明月刀》手游打破上市首周收入記錄
除了榜單成績(jī)外，Sensor Tower在10月26日公開了另一個(gè)能說明游戲熱度的數(shù)據(jù)：近5000萬美元（折合人民幣約3.3億元）。
▋30天吸金2.45億美元，《原神》成為近期全球收入Top 1
據(jù)Sensor Tower分析，自9月28日上市以來，米哈游《原神》迅速成為全球最受歡迎的游戲之一，并在30天內(nèi)吸金2.45億美元。需要注意的是，這份統(tǒng)計(jì)不包括《原神》在PC端和主機(jī)端的收入。也就是說，這款游戲的總收入應(yīng)該比這個(gè)數(shù)據(jù)更多。
上市首周，該游戲在全球App Store和Google Play的收入已經(jīng)達(dá)到6000萬美元。此后，隨著10月20日新角色發(fā)布，這款游戲當(dāng)日就登上了9個(gè)國(guó)家的暢銷榜第一。
在9月28日上市后的30天中，《原神》全球手游收入達(dá)到了2.45億美元，位列第一；騰訊《王者榮耀》位列第二，收入2.16億美元；《和平精英》和《PUBG Mobile》位列第三，收入1.95億美元；Niantic《Pokémon GO》位列第四，收入1.22億美元；Mixi《怪物彈珠》(Monster Strike)位列第五，收入1.07億美元。
這已經(jīng)是《2077》公布以來第三次跳票。在這之前，CDPR曾承諾不會(huì)再跳票，還發(fā)布過游戲開始進(jìn)廠壓盤的消息，這讓大多數(shù)人都覺得這波穩(wěn)了。
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回旋加速器和穩(wěn)相加速器的加速過程中，粒子軌道半徑由小到大變化，磁鐵需要覆蓋很大的面積，大型磁鐵需要使用巨量的銅材、鋼材并消耗很高的功率，這限制了加速器能量的進(jìn)一步提升，一般的等時(shí)性回旋加速器能量?jī)H延伸到中能區(qū)范圍。為了克服這個(gè)問題，讓我們重新回顧之前電子感應(yīng)加速器的平衡軌道，假定我們?nèi)匀徊捎妙愃苹匦舱竦霓k法，但將束流的軌道固定，只需要初始束流具備一定的能量，就可以不斷升高磁場(chǎng)來約束不斷加速的束流，這樣就可以只在環(huán)形軌道上布置磁鐵，省去大量的代價(jià)；整塊環(huán)形磁鐵的加工安裝仍然存在困難，進(jìn)一步的將整塊環(huán)形磁鐵分離為多塊磁鐵，中間用直線真空管道連接，這樣就形成了一種新的加速器類型：同步加速器（圖7）。同步加速器一般都需要前級(jí)加速器作為注入器，其本身也可以不為粒子升能而只是存儲(chǔ)粒子以供實(shí)驗(yàn)，此時(shí)稱為儲(chǔ)存環(huán)。相對(duì)論性粒子束在磁場(chǎng)中受力彎轉(zhuǎn)的時(shí)候發(fā)出強(qiáng)大的輻射，覆蓋長(zhǎng)頻段、具備高亮度和高準(zhǔn)直性等優(yōu)點(diǎn)，這種輻射最早就是在同步加速器中發(fā)現(xiàn)的，因此被稱為同步輻射。
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圖4 世界同步輻射光源的分布
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顯然，粒子加速器設(shè)計(jì)和建造的基本宗旨是為了定制具有指定品質(zhì)的帶電粒子束，以下稱為束流（beam，束流也可用來指代光子束），一個(gè)beam可能由若干個(gè)束團(tuán)（bunch）組成。一臺(tái)粒子加速器的基本構(gòu)成必然包括粒子源、加速電場(chǎng)、傳輸裝置和粒子利用端，例如，一臺(tái)老式CRT顯示器就是一臺(tái)加速器，從電子槍中打出電子，由石墨電極提供高壓加速，經(jīng)過偏轉(zhuǎn)線圈打在熒光屏上發(fā)光。
圖2 第一張黑洞照片。結(jié)合世界各地的射電望遠(yuǎn)鏡同時(shí)協(xié)調(diào)，形成口徑等效于地球直徑的虛擬望遠(yuǎn)鏡，全球30多個(gè)研究所的200多位科研人員參與。
在諸多不同類型的大科學(xué)裝置中，粒子加速器具有相當(dāng)獨(dú)特的地位。一方面，歷史上，最初的大科學(xué)裝置大多是用于基礎(chǔ)物理研究的加速器，其發(fā)展也推動(dòng)了諸多新技術(shù)的產(chǎn)生，“互聯(lián)網(wǎng)和第三次科技革命誕生于加速器實(shí)驗(yàn)室”已經(jīng)是為科學(xué)家們津津樂道的入門小故事。另一方面，從機(jī)理上來說，與其他一些裝置不同，加速器大科學(xué)裝置往往不直接觀察、測(cè)量和記錄科學(xué)事件，而是先“制造事件”，再進(jìn)行觀測(cè)。典型的如各類對(duì)撞機(jī)，是先加速粒子進(jìn)行對(duì)撞，然后探測(cè)產(chǎn)生的事例；各種同步輻射光源則是先加速電子并產(chǎn)生光，再用光作為顯微工具。這種機(jī)理是粒子加速器在物理學(xué)、化學(xué)、材料和生物學(xué)等多個(gè)不同學(xué)科的前沿均發(fā)揮重大作用的前提。迄今為止有四分之一到三分之一的諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)與加速器有關(guān)，特別是在物理學(xué)和化學(xué)獎(jiǎng)中可能達(dá)到一半。
很容易想到直接利用直流高壓電場(chǎng)來加速粒子，這就是最早出現(xiàn)的加速器類型：高壓加速器，包括靜電加速器和倍壓加速器等。這種加速器最關(guān)鍵的原理當(dāng)然是如何產(chǎn)生和維持高壓。電氣工程學(xué)的發(fā)展曾為早期高壓加速器的發(fā)展提供了保障，例如1929年荷裔美國(guó)科學(xué)家范德格拉夫（Van de Graaff）發(fā)明的范德格拉夫起電機(jī)，它可以提供幾兆伏的高壓。完善和發(fā)展這項(xiàng)發(fā)明的人包括MIT教授屈潤(rùn)普（John G. Trump），我國(guó)核物理和加速器事業(yè)的開拓者之一趙忠堯先生在他的幫助下學(xué)習(xí)了靜電加速器的知識(shí)，回國(guó)后利用他支援的退役加速器部件建成了我國(guó)第一臺(tái)靜電質(zhì)子加速器。在當(dāng)前，這位屈潤(rùn)普教授的侄子遠(yuǎn)遠(yuǎn)比他更為有名，他的姓如今被翻譯為“特朗普”。
這個(gè)條件顯然不適用于相對(duì)論條件下的高速粒子。考慮到相對(duì)論效應(yīng)，經(jīng)典回旋加速器的改進(jìn)方向有二：在等時(shí)性回旋加速器中，高頻電場(chǎng)不變，磁場(chǎng)的平均強(qiáng)度沿半徑方向與離子的能量同步增長(zhǎng)，使離子的旋轉(zhuǎn)周期在加速過程中始終保持恒定，不隨能量而變，從而保證回旋的等時(shí)性；在同步回旋加速器中，則是高頻加速電壓與粒子回旋頻率的變化同步，從而保證始終與粒子共振。這兩種方法分別要求對(duì)磁鐵的精密加工和對(duì)高頻的精確控制，因此直到20世紀(jì)四五十年代后計(jì)算機(jī)、精密加工和微波高頻技術(shù)成熟之后才得到迅速的發(fā)展，并使得離子加速器進(jìn)入中能階段。其中，同步回旋加速器也叫做穩(wěn)相加速器，其得名是因?yàn)?0年代發(fā)現(xiàn)的“自動(dòng)穩(wěn)相原理”，該原理保證了絕大部分共振型加速器中相位、能量與理想粒子稍有偏差的粒子也能一同被穩(wěn)定加速，從而獲得較大的電流。回旋加速器和穩(wěn)相加速器的磁場(chǎng)一般來說都是固定不變的。
從之前的總結(jié)中，我們可以簡(jiǎn)單地推出結(jié)論，粒子加速器的核心問題有二：第一，如何加速？第二，如何聚焦和提高束流品質(zhì)？延伸開來，還有兩個(gè)拓展性的關(guān)鍵問題：如何獲得初始的注入粒子束？如何測(cè)量粒子束，使我們知道它的品質(zhì)符合要求？實(shí)際上，我們可以說，束流物理與加速器技術(shù)的絕大部分工作，都是圍繞這四個(gè)問題所展開的。在美國(guó)物理學(xué)會(huì)中，為此單獨(dú)成立了束流物理部門，其地位與凝聚態(tài)物理、粒子物理等地位相當(dāng)（Division of Physics of Beams），出現(xiàn)了很多優(yōu)秀的加速器物理學(xué)家。
強(qiáng)聚焦的好處如此巨大，對(duì)應(yīng)的代價(jià)自然也十分沉重。最典型、最首要的問題是動(dòng)力學(xué)性能如動(dòng)力學(xué)孔徑和動(dòng)量接受度等的惡化。以動(dòng)力學(xué)孔徑為例，我們知道粒子在加速器中是沿著軌道振蕩的，那么，其橫向振蕩存在一個(gè)穩(wěn)定區(qū)，我們稱之為“動(dòng)力學(xué)孔徑”，躍出粒子動(dòng)力學(xué)孔徑的粒子就會(huì)丟失。在下一代大科學(xué)裝置中，為了提供強(qiáng)聚焦，四極鐵的強(qiáng)度大為提升，所產(chǎn)生的束流“色品”需要補(bǔ)償；簡(jiǎn)單來說可以理解為，把四極鐵當(dāng)成光學(xué)中的透鏡，四極鐵越強(qiáng)，動(dòng)量不同的粒子經(jīng)過四極鐵后的偏差就越大，類似透鏡中的色散現(xiàn)象，絕對(duì)值大的負(fù)色品會(huì)導(dǎo)致束流丟失。為了補(bǔ)償色品，需要增大六極鐵等非線性元件的強(qiáng)度，而強(qiáng)大的非線性將導(dǎo)致動(dòng)力學(xué)性能急劇惡化。首先是難以獲得很好的動(dòng)力學(xué)孔徑，一般來說，目前正在設(shè)計(jì)的大型儲(chǔ)存環(huán)光源的動(dòng)力學(xué)孔徑常常只有2-5毫米，與現(xiàn)有的同步輻射光源相比小了一個(gè)數(shù)量級(jí)；對(duì)于在研的下一代正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)，動(dòng)力學(xué)孔徑甚至難以優(yōu)化到10σ以上（σ為束團(tuán)橫向尺寸）。其次，孔徑等動(dòng)力學(xué)性能指標(biāo)的下滑會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)有的多種成熟技術(shù)無法繼續(xù)采用，甚至束流壽命等相關(guān)的束流品質(zhì)指標(biāo)也會(huì)下降。
首先，某些時(shí)候存在著“重政治，輕科學(xué)”的傾向。如歐洲的LHC建造完成后，其運(yùn)行設(shè)置了若干個(gè)階段性指標(biāo)，如試運(yùn)行Pilot、標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行Nominal以及遠(yuǎn)期目標(biāo)Ultimate，并不認(rèn)為沒有達(dá)到Ultimate指標(biāo)就不可通過驗(yàn)收。而我國(guó)的科學(xué)工程建設(shè)或大型設(shè)備研發(fā)，某些時(shí)候可能預(yù)先設(shè)置特別搶眼的指標(biāo)，也沒有分步的調(diào)試計(jì)劃，最終驗(yàn)收嚴(yán)格遵循指標(biāo)自然困難重重。而如果不設(shè)置超額指標(biāo)，又難以爭(zhēng)取立項(xiàng)。來自政治習(xí)慣和競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的壓力可能是大部分科研工作者都經(jīng)歷過的考驗(yàn)。
其次，很多時(shí)候存在著“重建設(shè)，輕運(yùn)維”，“重首次，輕升級(jí)”的“一步到位”思想，對(duì)大裝置首次運(yùn)行的指標(biāo)特別重視，而對(duì)后續(xù)持續(xù)升級(jí)的支持不足，影響了工程科學(xué)性、先進(jìn)性的保持和總體效益的發(fā)揮。事實(shí)上，大科學(xué)裝置是長(zhǎng)期運(yùn)行中取得收益的設(shè)施，在此期間要不斷地通過調(diào)試和規(guī)模不等的升級(jí)保持其性能維持在領(lǐng)域前沿，才能充分發(fā)揮其作用。
最后，現(xiàn)行體制下工程人才隊(duì)伍嚴(yán)重缺乏。我國(guó)科學(xué)界優(yōu)秀的論文越來越多、很多領(lǐng)域優(yōu)秀乃至杰出的俊才層出不窮，但對(duì)大科學(xué)工程的人才培養(yǎng)則相對(duì)滯后。以加速器光源為例，我國(guó)在化學(xué)、生物學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域人才濟(jì)濟(jì)，不少省屬高校都有領(lǐng)軍學(xué)者，工程建成后的用戶專家隊(duì)伍是相對(duì)能夠保證的；而其前提條件，即能夠拓展新工程方向、保障工程建成、不斷改進(jìn)提升其性能的工程專家卻極大不足，2011年至2019年間，全國(guó)粒子加速器大科學(xué)裝置領(lǐng)域僅有6人入選“四青”級(jí)國(guó)家人才計(jì)劃。其后果顯而易見：一來，在高校待遇看帽子與論文、職稱競(jìng)爭(zhēng)日益激烈化和殘酷化的今天，高校中培養(yǎng)和吸引工程技術(shù)人才日益困難；二來，產(chǎn)業(yè)界加速器人才日益受歡迎的情況下，加速器專業(yè)的招生總體上仍可勉強(qiáng)保證，但畢業(yè)后進(jìn)入科研單位工作的比例和質(zhì)量總體呈下滑趨勢(shì)。