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中国科学院院士、粒子物理学家陈和生，长年致力于国际最前沿的粒子物理学的研究。他说，粒子是目前人类认识物质的最小结构单元，粒子物理学家们通过研究粒子试图揭示更多宇宙的奥秘。？摄影？段崴/人民画报
2012年7月4日，欧洲核子研究中心（CERN）发现疑似“上帝粒子”的新闻，震动了世界科学界。因为这有可能意味着“人类对宇宙的理解，将要改变”。
“在探索上帝粒子的过程中，中国科学家是全程参与者。”参与了CERN多项研究的中国粒子物理学家、中国科学院院士、原中科院高能物理研究所（下简称“高能所”）所长陈和生自豪地说。
陈和生，今年66岁，早年毕业于北京大学物理系，后师从于诺贝尔物理学奖得主丁肇中，获美国麻省理工学院博士学位，学成归国后成为中国的第一位博士后，长年致力于国际最前沿的粒子物理学的研究。他说，粒子是目前人类认识物质的最小结构单元，粒子物理学家们通过研究粒子试图揭示更多宇宙的奥秘。
“上帝粒子”：拼图的最后一块
“上帝粒子”在物理学中的标准名称其实是希格斯玻色子，由于它极其重要而又难以寻觅，所以获得了“上帝粒子”的别称，陈和生告诉本刊记者。
为什么说它极其重要？陈和生解释，这要从物理学在20世纪的三次跨越说起。
人们先是发现原子由原子核和电子构成，形成了原子物理学；后来又发现原子核由质子和中子构成，形成了原子核物理学；最后发现质子、中子由更小、更基本的“粒子”构成，这就形成了粒子物理学。
经过长期研究和探索，科学家们建立起粒子物理的“标准模型”，把基本粒子分成三类：夸克、轻子与玻色子，对所有已知的粒子正确地分类，并成功预言了若干新粒子的存在，其中除希格斯粒子外均早已在实验中发现。唯有最关键的希格斯玻色子迟迟未被发现，成为物质在粒子微观层面结构拼图中缺失的最后的一块。在“标准模型”中，希格斯玻色子是物质的质量之源，其他粒子都在它构成的“海洋”中游弋，与其作用而产生质量，构筑了大千世界。诺贝尔物理学奖获得者莱德曼曾形象地称它是“指挥着宇宙交响曲的粒子”。
但是，希格斯玻色子却又难以寻觅，万亿次以上的质子对撞才能产生一个希格斯玻色子，信号很弱，寿命也十分短暂。标准模型对其质量也没有预言。为了寻找它，全世界的物理学家们已经努力了近半个世纪。
欧洲核子研究中心（CERN）是当今世界最大型的粒子物理学实验室，它位于瑞士首都日内瓦，在欧洲有20个成员国，并吸纳了中国、美国、日本等多个国家参与合作。CERN把全世界的粒子物理学家集合起来，被视为国际间合作的典范。“寻找‘上帝粒子’所需的资金、人力、物力和技术，已经超过了任何一个国家的承受能力。因此，国际合作是粒子物理研究的唯一选择。”陈和生说，“中国科学家在探测器研制、运行、数据分析等方面都作出了重要贡献。”
此次找到“上帝粒子”的大型强子对撞机（LHC）是世界上规模最大、能量最高的粒子加速器，它自1994年立项，建成于2008年，耗资百亿美元，由全人类共同打造，也被寄予了全人类共同的梦想。CERN利用LHC组织了CMS和ATLAS两个实验小组，分别寻找希格斯玻色子，被称作是人类有史以来投资最多、规模最大、参与科研人员的人数和国家最多的实验。
2012年7月4日，CMS和ATLAS两个小组都宣布，他们发现了疑似“上帝粒子”的新粒子，引起轰动。那么，这一次，人类找到“上帝粒子”了吗？
CERN在新闻发布会上声明：“新发现粒子的特征与长期寻找的希格斯玻色子相一致。”但是，科学家们还需要进行更精确的论证后，才能正式确定这是否就是“上帝粒子”。陈和生补充说，粒子物理学现在还有另一种模型“超对称模型”，该模型中也有希格斯玻色子，但性质与“标准模型”又有所不同。这次新发现的粒子究竟是哪种粒子，恐怕还需要多年的验证。“但是，无论如何，只要它是一个新的粒子，那么就是很大的突破。”他肯定地说。
如何成为“典型科学家”
从1964年考入北京大学物理系算起，陈和生投身物理学研究已经48年了。
他身材高大魁梧，戴着厚厚的框架眼镜。即使是讲述亲身经历，他也往往使用抽象的总结，而不是描述具体的画面。在面对摄影记者的镜头时，他会有一些拘谨，不知道怎么摆一个合适的姿势。但是，当谈论起粒子物理与宇宙的奥秘，他立刻放松下来，谈笑风生，并辅以丰富的手势。在他的人生经历中，小时候是努力的好学生，长大后是一丝不苟、孜孜不倦、没有时间培养业余爱好的科技工作者。总之，无论从哪个角度看，他都是人们印象中特别典型的科学家。
他1946年出生在湖北武汉，生在旧中国，长在红旗下，从小爱学习。高一时，他得到一本中文版爱因斯坦的《物理学的进化》，读得津津有味，由此对物理学产生了浓厚兴趣。
1964年，他以高考湖北省物理单科第一名的成绩考入北京大学技术物理系原子核物理专业，学制六年。只平静地学习了不到两年，“文革”风潮席卷全国，陈和生虽然迫于形势不得不参加一些“活动”，但还是想方设法找机会看书，结果被人写了一张“文革中仍成天捧着书本不放的陈某某”的大字报。
毕业后，陈和生和同学们一起被分配到河南信阳的解放军农场劳动，两年后到湖北沙市三中教书，后又分配到武汉自动化所工作。回忆起这段经历时，他没有诉说那时有多苦，有何烦闷，只是称那段生活让他对中国的国情和现实有了更深刻的认识。无论走到哪里，他都带着很多书，又从国外订了不少外文科学刊物，他感谢身边没人“管”他，使他得以安稳地利用晚上的时间“学习一些本来就该在大学里学习的东西”。
有人说陈和生特别幸运，因为他先是考入中国最知名的学府，又在1978年中国恢复招考研究生后考入高能所，被选派赴华裔诺贝尔奖得主丁肇中在德国汉堡主持的实验室作访问学者。次年，丁肇中从15个学生中选出2名到美国麻省理工学院（MIT）跟他攻读博士学位，陈和生是其中之一。1984年9月后来，邓小平会见丁肇中，讨论培养中国自己的博士后，丁肇中推荐已在MIT做了半年博士后研究的陈和生回到高能所，成为中国的第一位博士后。
但是，陈和生也有他的苦楚。文革让他在最黄金的年华没能安心地学习和科研，当他在MIT获得博士学位时，已经38岁了。
所以，一般来说，很多人出国时会各处走走，见见世面，领略一下异国的风情，但是陈和生到德国时，“第二天就投入了工作”。他周末极少休息，每天工作到凌晨。陈和生说，他的勤奋和踏实大概也是丁肇中先生在众多学生中选他到美国留学的重要原因。丁肇中在物理学界是出了名的严格，大家都知道，在丁教授身边工作不是件容易的事，甚至是件“苦差事”。但是，陈和生对此完全没感觉，他想得最多的是“要珍惜来之不易的学习机会”。后来在MIT同样如此，他只花13个月就完成其他人通常要花两三年完成的课程和考试。问他对美国和MIT有什么印象，他回答：“没注意，我的全部时间都用来学习了。”
说起丁肇中对他的影响，陈和生说，最重要的是学会了严谨的科研方法，“他从不允许发表的物理结果有任何差错”。还有就是使他得以接触到国际物理学最前沿的课题。刚到德国两个月，陈和生就解决了实验室里一个长期没能解决的国际难题，这让大家都对他刮目相看，后来他又做出了许多出色的研究成果。
“分析问题，解决问题，最后得出正确的判断。”在采访过程中，陈和生多次提及这句话。在他的眼里，这就是科研工作的关键乃至全部。至于如何锻炼分析和解决问题的能力，他认为，“不断实践是唯一方法，另外，可能还需要一点天分。”
陈和生回国后，丁肇中购买了一台高性能计算机送给他，这台计算机的计算能力超过当时高能所最大的计算机计算能力的一半，“而它由我一个人支配。”提起恩师对自己的关怀和对中国高能物理的支持，陈和生至今十分感动。
1998年，由陈和生主持研制的大型永磁体，解决了几十年来不能将大型磁体送入外层空间运行的世界技术难题，作为阿尔法磁谱仪的核心部分搭乘美国“发现号”航天飞机成功进入太空，成为人类送入太空的第一个大型磁体。2011年，事隔13年后，阿尔法磁谱仪进入国际空间站，用于探测宇宙中的奇异物质，包括暗物质及反物质。该项目被视为继人类基因组计划、国际空间站计划和强子对撞机计划之后的又一个大型国际科技合作项目。
“ 这是人类第一次在外层空间开展粒子物理实验，去寻找暗物质和反物质。”对于这个“第一次”，陈和生也充满了期待。他解释说，现有物理学理论所能认知的物质只占宇宙构成的4%，剩余96%则是暗物质和反物质，现在的物理学无法解释。“这是21世纪物理学面临的最大挑战。”
1984年5月，陈和生在美国麻省理工学院通过博士论文答辩后，与导师丁肇中先生一起参加庆祝聚会。
1996年，陈和生在阿尔法磁谱仪的大型永磁体中。
1998年6月，阿尔法磁谱仪（AMS）第一次升空期间，陈和生在美国约翰逊航天中心值班。
2005年12月，陈和生在北京谱仪III探测器建造现场。北京谱仪III是北京正负电子对撞机（BEPCII）上的大型磁谱仪，它就像BEPCII的“眼睛”，通过测量正负电子对撞反应产生的次级粒子来研究物质的微观结构。
与高能所共成长
在高能所主楼大堂一侧的墙面上，镌刻着1972年9月11日周恩来总理的批文“这件事不能再延迟了”。“这件事”指的就是建立中国的高能物理研究机构。
“高能物理，其实就是粒子物理，因为过去研究粒子的途径主要是通过高能加速器，所以又被称作高能物理。但是，现在又包括了许多非加速器物理实验，所以粒子物理的说法更准确。不过，作为机构名称，有它的历史沿革，不宜轻易变动，国外也是这样，所以高能所的名字保留至今。”陈和生解释道。
1973年，中科院高能物理研究所成立。1988年，陈和生和同事们一起欢庆北京正负电子对撞机（BEPC）对撞成功，见证中国终于也有了最先进的研究物质微观世界的“武器”，成为世界八大加速器中心之一。这被视为中国科技发展史上的重要里程碑。邓小平在参观BEPC时说：“中国必须在世界高科技领域占有一席之地。”这句话被镌刻在了高能所主楼大堂另一侧的墙面上。如今，高能所已经是排名世界前五的粒子物理研究机构。
1998年，陈和生接任高能所所长。在困难重重、矛盾很多的情况下，他主持制订了中国高能物理发展战略，调整高能所学科发展方向。
在接下来的十余年里，他一方面主持了北京正负电子对撞机重大改造工程（BEPCⅡ），使改造后的高能加速器性能比从前提高了近百倍，成为国际上最先进的双环对撞机之一。另一方面，他结合国际粒子物理最新进展，提出加强非加速器物理实验研究，如粒子天体物理实验、羊八井宇宙线观测和大亚湾反应堆中微子实验等，做出了很多世界一流的科技成果，包括发现了一些新粒子。同时，他还领导高能所积极加强国际合作，取得了许多卓有成效的成果。
今天，陈和生已经被视为中国粒子物理学家中的佼佼者，是论文被国际同行引用频次最高的中国大陆科学家之一。他虽然已于2011年底卸下高能所所长的职务，但目前仍然担任北京正负电子对撞机国家实验室主任，主持中国散裂中子源工程建设，指导许多研究工作。
陈和生带领记者参观了改造后的BEPCⅡ中央控制室。他告诉记者，改造工程费时5年、耗资6.4亿元。“不能白花纳税人的钱”，他说，BEPC是人类研究物质微观结构的工具，就好比显微镜之于细胞。有了性能更好的对撞机，就可能带动许多关于物质的新发现。例如，在抗击SARS期间，清华大学和中科院生物物理研究所的科学家用BEPC同步辐射光源研究了SARS病毒蛋白酶的结构。
在下一个五年计划，高能所计划在北京建造一个更大、性能更先进的同步辐射光源，来满足诸多学科正在迅速增长的对同步辐射光的的需求。
在陈和生的眼里，物理学是一门探索自然界奥秘的兴味无穷的基础学科。他说：“基础学科看似离人们的生活比较远，但20世纪的许多新技术都由物理学转化而来，例如原子能、半导体、电视、计算机、激光、手机等等，它们都对人类产生了深远的影响。最早的互联网，也是粒子物理学家们出于数据共享的需要而被发明出来。”
当年陈和生上中学时，学习最好的学生争着学物理。但现在，“成绩最好的学生往往去学经贸、法律等学科，愿意到基础学科的太少了。”陈和生有些遗憾。
不过，他还是对中国的粒子物理学前景充满信心：“虽然现在选择基础学科的学生少了，但是，对有志于从事物理研究的年轻人，我们会尽可能地提供条件，让他们过上小康生活，安心搞研究。因为文革，存在一个人才的断档。但现在，很多三四十岁的青年人已经开始挑大梁了。”
“物理学正处于重大发现的前夜”，陈和生说，“21世纪一定会再出现一位像爱因斯坦那样伟大的天才，将人类对宇宙的认识带入一个全新的时期。”
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