1988年10月24日，位于北京市玉泉路的中國科學(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，中國第一臺高能加速器、第一臺大科學(xué)裝置——北京正負(fù)電子對撞機(jī)（BEPC）宣布建造成功！
如今，BEPC走過了三十個年頭。
“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卅年，衷心祝愿祖國科學(xué)家利用對撞機(jī)作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)。”華裔物理學(xué)家、諾貝爾物理學(xué)獎獲得者李政道在祝賀BEPC建成三十周年的信中寫到。
李政道先生為北京正負(fù)電子對撞機(jī)三十周年發(fā)來賀信（高能物理所供圖）
誕生前的“七上七下”
在中科院高能所原所長、中國科學(xué)院院士方守賢的記憶中，中國的第一臺高能加速器是在“七上七下”的挫折中誕生的。
在前蘇聯(lián)專家的指導(dǎo)下，中國在1958年就已設(shè)計出了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”，蘇聯(lián)專家認(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，可當(dāng)時國內(nèi)遭遇經(jīng)濟(jì)困難，方案在三年后就被取消。
1965年，中國科學(xué)家第四次提出了建造質(zhì)子同步加速器的方案，卻又被文革風(fēng)浪摧折。
1969年，為了服務(wù)國防建設(shè)，中國科學(xué)家提出了建造強(qiáng)流直線加速器用于探索、研究、生產(chǎn)核燃料的計劃，可是計劃在與另兩個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，計劃10年內(nèi)建造一臺400億電子伏質(zhì)子同步加速器。然而，由于“四人幫”的破壞，計劃再度擱淺。
1977年，“八七工程”誕生，計劃投資7億元人民幣，在1987年建成4000億電子伏質(zhì)子同步加速器�？�1980年底，國民經(jīng)濟(jì)調(diào)整，方案又一次下馬。
“命途多舛”的高能加速器方案走到了1981年。這一年，世界加速器已經(jīng)發(fā)展了近半個世紀(jì)。這年5月，中科院高能所在國內(nèi)外專家學(xué)者的建議和意見的基礎(chǔ)上，提出了第八個方案——建造加速能量為22億電子伏的正負(fù)電子對撞機(jī)。
當(dāng)年12月，鄧小平同志批示：“我贊成加以批準(zhǔn)，不再猶豫。”
1984年10月7日，在一片鑼鼓聲中，鄧小平同志手持鐵鍬，為BEPC工程奠基鏟下第一鍬土，他發(fā)出號召：“我們的加速器，必須保證如期甚至提前完成。”
1984年10月7日，鄧小平同志為北京正負(fù)電子對撞機(jī)奠基（中科院高能所供圖）
對撞機(jī)的建造和升級
中國要用四年多時間建成正負(fù)電子對撞機(jī)的消息很快傳遍全球，連加速器都沒做過的中國，竟然要“一步登頂”造出一臺對撞機(jī)。
每一絲的質(zhì)疑和壓力，都推動著工程研制人員更加拼命。他們與時間和極限比拼，終于在1988年10月16日實現(xiàn)了正負(fù)電子束的首次對撞。
第一根加速管運往安裝現(xiàn)場（中科院高能所供圖）
工人們正在仔細(xì)安裝電子直線加速器第一節(jié)加速管（中科院高能所供圖）
1988年10月24日，鄧小平同志在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。”
1992年，用于探測并記錄正負(fù)電子對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，修正了以前的實驗結(jié)果，至今仍是世界上最為精確的測量之一。
精確測量出τ輕子質(zhì)量（中科院高能所供圖）
建成的BEPC還實現(xiàn)了“一機(jī)兩用”，在對撞正負(fù)電子，研究粒子物理基礎(chǔ)問題的同時，還建立起向社會開放的大型公共科研設(shè)施——北京同步輻射裝置，為國家社會發(fā)展中的重大需求項目提供技術(shù)支撐。
憑借著BEPC的平臺，我國高能物理走上了世界的舞臺。
但是，由于BEPC是一臺單個儲存環(huán)的對撞機(jī)，儲存環(huán)里只有一對正負(fù)電子束進(jìn)行對撞，裝置的對撞亮度難以提高。
為了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、中國科學(xué)院院士陳和生等科學(xué)家開始醞釀BEPC的升級計劃。他們最終決定采用雙存儲環(huán)對撞方案，并建造與升級后對撞機(jī)亮度相匹配的新北京譜儀BESIII。
第三代北京譜儀（BESIII）（中科院高能所供圖）
“在國家的大力支持下，我們制訂了中國高能物理發(fā)展戰(zhàn)略，依靠全所同事的齊心努力，實現(xiàn)了BEPC到BEPCII的發(fā)展。”陳和生說。
2004年初，BEPCII開工建設(shè)，2009年7月通過國家驗收。“這是中國高能物理實驗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)先地位打下了堅實的基礎(chǔ)。”李政道如是評價。
當(dāng)時BEPCII的競爭對手——美國康奈爾大學(xué)CESR-c項目的負(fù)責(zé)人賴斯教授也表示：“我們期待來自BESIII的一系列重要的物理發(fā)現(xiàn)。”
2016年BEPCII對撞亮度達(dá)到改造前的100倍（中科院高能所供圖）
大科學(xué)裝置的“聚寶盆”
正如李政道先生和賴斯教授期待的那樣，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)了一個新的共振結(jié)構(gòu)Zc（3900），極有可能是科學(xué)家們長期尋找的“四夸克物質(zhì)”。這一成果一經(jīng)發(fā)布立即引發(fā)世界實驗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)域十一項重要成果，并位列榜首。
“BEPC能夠保持和發(fā)展一席之地，十分不易。回憶過去，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。”方守賢說。
回憶過去的日子，中科院高能所所長、中國科學(xué)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)時所能作的最好選擇， 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伍，也推動了國內(nèi)其他大科學(xué)裝置的建設(shè)。”
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——希格斯粒子研究，并規(guī)劃建設(shè)中國的新一代對撞機(jī)——環(huán)形正負(fù)電子對撞機(jī)（CEPC）。
今年9月，CEPC物理與探測器概念設(shè)計報告國際評審會召開，標(biāo)志著CEPC設(shè)計工作進(jìn)入新階段
（圖片來源：中科院高能所官網(wǎng)）
“基本方案是在2022年到2028年建成電子對撞機(jī)CEPC，使它成為一個周長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，將CEPC升級為質(zhì)子對撞機(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)計已經(jīng)完成，并獲國際評審認(rèn)可，經(jīng)費基本到位，已經(jīng)全面展開預(yù)研工作，而且項目成立了產(chǎn)業(yè)促進(jìn)會，推動產(chǎn)業(yè)界合作共贏，將有望打破超導(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、運營經(jīng)驗，也讓高能所成了大科學(xué)裝置的“聚寶盆”。這些年，高能所建成了大亞灣反應(yīng)堆中微子實驗項目、中國散裂中子源等平臺，已經(jīng)開始或即將建設(shè)江門中微子實驗、高海拔宇宙線觀測站、 阿里原初引力波實驗觀測站、高能同步輻射光源等大科學(xué)裝置。
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