2013年
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【中国科学报】正负电子对撞机国家实验室主任陈和生:开创大科学装置时代
文章来源:中国科学报  2013-05-09
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陈和生

  ■本报记者 沈春蕾

  “过去也好,今天也好,将来也好,中国必须发展自己的高科技,在世界高科技领域占有一席之地。”

  这是20世纪80年代末邓小平来到中国科学院高能物理研究所(以下简称高能所),在视察刚建成的北京正负电子对撞机时发表的讲话。不久后,北京正负电子对撞机国家实验室(简称BEPC)诞生。

  “国家实验室是一个国际性的开放平台,BEPC一直以来都恪守使命:依托正负电子对撞机这一大科学装置,为多学科研究提供服务。”中国科学院院士、BEPC主任陈和生告诉《中国科学报》记者。

  一段艰难历程

  陈和生至今记得:1998年,在BEPC乃至高能物理发展陷入困境时,他选择了接任高能所所长一职。带领BEPC和高能物理冲出低谷期,成为陈和生上任后的当务之急。

  从1999年开始,对BEPC进行重大改造的单环麻花轨道的BEPCII方案得到落实。“改造工程最初计划是采用单环方案,使用花轨道实现多束团对撞,亮度提高一个数量级左右。”陈和生介绍道,“这一目标在实施之初,就遭遇来自美国康奈尔大学的竞争。”

  据陈和生回忆,2001年,康奈尔大学把一台原先在高能量下运行的对撞机,转到BEPC的能区工作(称为CESRc),主要设计指标对撞亮度与BEPC的单环方案相同。但康奈尔大学声称,其能在2~3年达到设计目标。结果,CESRc最终只达到设计性能的1/5~1/8。

  虽然竞争对手失败了,但难题也扔给了中国科学家。陈和生带领团队提出新的改造方案,采用最先进的双环交叉对撞技术改造对撞机,设计对撞亮度比原来的对撞机高30~100倍,结果远高于康奈尔大学的对撞机。

  “这是一场翻身仗,双环方案得到科学界支持和国家批准,2004年初开工建设。”当年的激动之情让陈和生至今难忘,“在十分有限的经费范围内,在BEPC现有的隧道内,达到这个指标难度非常高。”

  领先的国际平台

  BEPC是我国第一家国家实验室,“随后建设的一批国家实验室,都是依托大科学装置开展交叉研究,是对国内外高度开放的实验平台”。陈和生说。

  虽然相比国外同行,我国BEPC规模在国际上偏小,但在一些领域中,BEPC具备相对的国际领先水平。

  当年,BEPCII建设难度极大。国际上成功的双环电子对撞机周长一般在2公里以上,而BEPC储存环的周长只有240米;国外成功的双环对撞机是在80米距离内,实现正负电子对撞再分开,而BEPC的对撞区非常短,必须在28米内实现。

  BEPCII采用“内外桥”联接两个正负电子外半环,形成同步辐射环和大交叉角正负电子双环的“三环方案”,实现了“一机两用”。“国际开放性平台要求我们必须达到甚至超过国际水平。”陈和生说。

  BEPCII的调束达到国际先进水平,以国际一流的速度实现了同步辐射高质量开放运行和高能物理高亮度取数。北京谱仪(BESIII)用40天的时间所获取的数据,超过此前世界上数据量最大的CESRc的4倍。

  引领高技术发展

  目前,BEPC每年的运行费用已接近1亿元,但“BEPC对高技术的贡献已远远超出这笔运行费”。陈和生肯定地说。

  早在2000年,BEPC就明确其发展目标,不局限于高能物理,而要面向多学科研究和应用。BEPC一方面作物质结构最前沿的研究,另一方面同步辐射生命科学、化学、化工等多领域学科,成为国家科技创新体系的重要单元。

  陈和生认为,BEPC既是大型科研基地,也是高技术研发和转化基地,除了高能物理,还有很多延伸领域可发展,不仅面向基础和应用研究,还面向技术的产业化。

  BEPC自诞生以来,就推动我国在建设运行中引进发展多项高技术。陈和生仍记得在1988年,高能所成为中国互联网的第一个接入点。正是因为有了BEPC,很多先进的技术才能在第一时间得以引进。

  BEPC开创了我国大科学装置建设的时代,从而带出一批国家实验室。陈和生相信,在未来,BEPC还会源源不断地将更多新技术引入国内,推动国内高新技术产业发展。

  《中国科学报》 (2013-04-30 第8版 研发 原文链接)


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