第三代北京譜儀（BESIII）中科院高能所供圖
1988年10月24日，北京市玉泉路中國科學(xué)院高能物理所（以下簡稱中科院高能所）的大院突然熱鬧起來。這一天，中國第一臺(tái)高能加速器、第一臺(tái)大科學(xué)裝置——北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)（BEPC）宣布建造成功！
到今天，BEPC走過了30個(gè)年頭。“這是中國在國際高能物理領(lǐng)域占一席之地并取得一系列重大成果的三十年，衷心祝愿祖國科學(xué)家利用對(duì)撞機(jī)做出更多世界一流的成果，在粲物理和τ輕子研究方面繼續(xù)保持國際領(lǐng)先地位，為人類探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)的奧秘作出更大貢獻(xiàn)?！比A裔物理學(xué)家、諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者李政道在祝賀BEPC建成30周年的信中寫道。
誕生前的“七上七下”
在中科院高能所原所長方守賢的記憶里，BEPC是在“七上七下”的挫折中誕生的。
在蘇聯(lián)專家的指導(dǎo)下，中國在1958年就已設(shè)計(jì)出20億電子伏電子同步加速器。但在“大躍進(jìn)”形勢下，這一設(shè)計(jì)因“保守落后”被否。
此后，原先的方案被修改為建造150億電子伏質(zhì)子同步加速器，卻又受到蘇聯(lián)專家“冷遇”，他們認(rèn)為中國只能在蘇聯(lián)原有的70億電子伏加速器技術(shù)上加以修補(bǔ)。這種說法遭到了中國設(shè)計(jì)人員的抵制。
1960年5月，中國科學(xué)家完成了螺旋線回旋加速器的初步設(shè)計(jì)，可當(dāng)時(shí)國內(nèi)遭遇經(jīng)濟(jì)困難，方案在3年后被取消。
1965年，中國科學(xué)家第4次提出建造質(zhì)子同步加速器，卻被“文革”風(fēng)浪摧折。
1969年，中國科學(xué)家提出建造強(qiáng)流直線加速器用于探索、研究、生產(chǎn)核燃料的計(jì)劃，可該計(jì)劃在與另外兩個(gè)方案的爭論中無疾而終。
1972年，在18位中國科學(xué)家聯(lián)名上書中央后，國務(wù)院批準(zhǔn)了“七五三”工程，計(jì)劃10年內(nèi)建造一臺(tái)400億電子伏質(zhì)子同步加速器。但由于“四人幫”的破壞，計(jì)劃再度擱淺。
1977年，“八七工程”誕生，計(jì)劃投資7億元在1987年建成4000億電子伏質(zhì)子同步加速器?？?980年底，國民經(jīng)濟(jì)調(diào)整使方案又一次下馬。
1981年，世界加速器發(fā)展了近半個(gè)世紀(jì)。5月，中科院高能所在國內(nèi)外專家學(xué)者的建議的基礎(chǔ)上，提出了第八個(gè)方案——建造加速能量為22億電子伏的正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)。
當(dāng)年12月，鄧小平批示：“我贊成加以批準(zhǔn)，不再猶豫?！?/p>
1984年10月7日，在一片鑼鼓聲中，鄧小平手持鐵鍬，為BEPC工程奠基鏟下第一鍬土，他發(fā)出號(hào)召：“我們的加速器，必須保證如期甚至提前完成?！?/p>
對(duì)撞機(jī)的建造和升級(jí)
中國要用4年多時(shí)間建成BEPC的消息傳遍全球，連加速器都沒做過的中國，竟要“一步登頂”造出對(duì)撞機(jī)。每一絲的質(zhì)疑和壓力都推動(dòng)工程研制人員更加拼命，終于在1988年10月16日實(shí)現(xiàn)了正負(fù)電子束的首次對(duì)撞。
1988年10月24日，鄧小平在BEPC建成典禮上說：“過去也好，今天也好，未來也好，中國必須發(fā)展自己的高科技，在世界高科技領(lǐng)域占有一席之地?！?/p>
1992年，用于探測并記錄正負(fù)電子對(duì)撞全過程的北京譜儀，精確測量出粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型中的τ輕子質(zhì)量，修正了以前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，至今仍是世界上最為精確的測量之一。
BEPC還實(shí)現(xiàn)了“一機(jī)兩用”，在對(duì)撞正負(fù)電子、研究粒子物理基礎(chǔ)問題的同時(shí)，還建立起向社會(huì)開放的大型公共科研設(shè)施——北京同步輻射裝置，為國家社會(huì)發(fā)展中的重大需求項(xiàng)目提供技術(shù)支撐。
憑借BEPC的平臺(tái)，我國高能物理走上了世界舞臺(tái)。但由于BEPC是一臺(tái)單個(gè)儲(chǔ)存環(huán)對(duì)撞機(jī)，儲(chǔ)存環(huán)里只有一對(duì)正負(fù)電子束進(jìn)行對(duì)撞，裝置的對(duì)撞亮度難以提高。
為保持我國在國際高能物理領(lǐng)域的一席之地，中科院高能所原所長陳和生等開始醞釀BEPC的升級(jí)計(jì)劃，并決定采用雙存儲(chǔ)環(huán)對(duì)撞方案，建造與升級(jí)新北京譜儀BESIII。
“在國家的大力支持下，我們制定了中國高能物理發(fā)展戰(zhàn)略，全所同事齊心協(xié)力，實(shí)現(xiàn)了從BEPC到BEPCII的發(fā)展。”陳和生說。
2004年初，BEPCII開工建設(shè)，2009年7月通過國家驗(yàn)收?！斑@是中國高能物理實(shí)驗(yàn)研究的又一次重大飛躍，為中國在粲物理研究和τ輕子高能研究方面繼續(xù)在國際上居于領(lǐng)先地位打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?！崩钫廊缡窃u(píng)價(jià)。
當(dāng)時(shí)BEPCII的競爭對(duì)手、美國康奈爾大學(xué)CESR-c項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人賴斯也表示：“我們期待來自BESIII的一系列重要的物理發(fā)現(xiàn)?！?/p>
大科學(xué)裝置的“聚寶盆”
正如李政道和賴斯期待的那樣，BEPCII和BESIII帶來了讓世界矚目的成果。
2013年3月，BESIII合作組宣布發(fā)現(xiàn)新的共振結(jié)構(gòu)Zc（3900），這極有可能是科學(xué)家長期尋找的“四夸克物質(zhì)”。成果一經(jīng)發(fā)布立即引發(fā)世界實(shí)驗(yàn)和理論物理研究熱潮，入選美國《物理》雜志公布的2013年物理學(xué)領(lǐng)域十一項(xiàng)重要成果，并位列榜首。
“BEPC能夠占有一席之地，十分不易?；貞涍^去值得我們懷念和自豪。在BEPC的基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新，我們應(yīng)當(dāng)把高能物理、同步輻射和加速器推向新的高峰?！狈绞刭t說。
中科院高能所所長、中科院院士王貽芳感慨：“中科院高能所的發(fā)展與BEPC密不可分，今天看來，建造BEPC是當(dāng)時(shí)作的最好選擇，它讓高能所獲得了長達(dá)30多年的發(fā)展空間，助力高能所在國際高能物理領(lǐng)域占領(lǐng)一席之地，培養(yǎng)了一支具有國際水平的隊(duì)伍，也推動(dòng)了國內(nèi)其他大科學(xué)裝置的建設(shè)?！?/p>
站在BEPC肩膀上邁向世界的高能所，如今正瞄準(zhǔn)新的世界物理前沿?zé)狳c(diǎn)——希格斯粒子研究，并規(guī)劃建設(shè)中國的新一代對(duì)撞機(jī)——環(huán)形正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)（CEPC）。
“基本方案是在2022年到2028年建成電子對(duì)撞機(jī)CEPC，使它成為一個(gè)周長100公里的希格斯工廠，加速能量達(dá)到2400億電子伏；2035年至2042年，同一隧道可以考慮二期升級(jí)，將CEPC升級(jí)為質(zhì)子對(duì)撞機(jī)（SppC），能量達(dá)到100萬億電子伏。”王貽芳說。
他介紹，目前CEPC概念設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，并獲國際評(píng)審認(rèn)可，經(jīng)費(fèi)基本到位，已經(jīng)全面展開預(yù)研工作，而且項(xiàng)目成立了產(chǎn)業(yè)促進(jìn)會(huì)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)界合作共贏，有望打破超導(dǎo)高頻腔、速調(diào)管等關(guān)鍵技術(shù)的國際封鎖。
長期積累的大科學(xué)裝置研制、運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，也讓高能所成了大科學(xué)裝置的“聚寶盆”。這些年，中科院高能所建成大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、中國散裂中子源等平臺(tái)，已經(jīng)開始或即將建設(shè)江門中微子實(shí)驗(yàn)、高海拔宇宙線觀測站、阿里原初引力波實(shí)驗(yàn)觀測站、高能同步輻射光源等大科學(xué)裝置。
“未來，我們的目標(biāo)是成為國際一流的高能物理研究中心，成為大型綜合性多學(xué)科研究基地?！蓖踬O芳說。
（原載于《中國科學(xué)報(bào)》 2018-10-22 第4版 綜合)
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