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腾飞的高能物理事业(方守贤 王恒久 蒙巍)
发布时间:2013-01-16 | 文章来源:方守贤 王恒久 蒙巍  |  浏览次数:
 

  从高能物理实验的空白,到建成自己的高能物理实验基地,并以优异的成果在国际粲物理研究领域占据领先地位;从学习、吸收国外先进技术,参照外国图纸设计、加工加速器部件,到今天能在对撞机重大升级工程中大胆地采用既能实现高亮度双环交叉对撞技术又能兼顾同步辐射应用的独一无二的创新方案;从国际合作中的"小学生",到组织以我为主的大型国际合作研究……可以说,建国60年来,我国的高能物理事业取得了举世瞩目的辉煌成果,经历了沧海桑田的变化。

  对撞机的建成把中国高能物理事业推向国际前沿

  我国在高能物理领域的研究始于60年代,高能加速器的发展先后经历了七次挫折,即所谓的"七上七下"。1980 年底,国家对国民经济进行调整,压缩基建规模,决定取消建造"500亿电子伏质子同步加速器"的计划,中科院高能所就调整方案展开了深入的讨论。1981年3月下旬,高能所张文裕所长派出朱洪元、谢家麟两位教授访美,向一些著名专家学者征求对发展中国高能物理的意见。这期间,李政道教授、美国斯坦福直线加速器中心所长潘诺夫斯基教授,以及高能所在美的一批访问学者都提出建造2×22亿电子伏正负电子对撞机的建议,这个建议也得到多数美国同行专家学者的赞同。同年5月,召开了"高能物理玉泉路研究基地调整方案论证会",绝大多数代表认为,建造一台2×22亿电子伏正负电子对撞机是一个既好、又十分先进的方案。

  这台对撞机的能量为22亿电子伏,周长仅240米,投资也只有2亿4千万元,比起当时西欧正在建造的能量为500亿电子伏、周长为27公里、投资为10亿美元的对撞机相比,不论从规模上还是从投资上看,均可谓是"小巫见大巫",但是它所选的能区,恰恰是一个富矿区,可能会有很重要的高能物实验成果,这为我国的高能物理研究后来者居上提供了机遇。再之,它建成后,还可以"一机两用",利用电子储存环产生的同步辐射光,开展生物、化学、医学、材料科学、固体物理等多学科的研究工作,直接为其它前沿学科的发展提供科学研究平台。同时,建造这台加速器需要多种尖端科学技术,包括高频、高压、超高真空、微波、大电流快脉冲、毫微秒快电子学、自动控制、数据自动采集、精密磁铁制造与磁场测量、辐射剂量监测等。工程的建造必将带动上述高技术的发展与应用,为国民经济的发展做贡献。

  正确的方案给党和国家的果断决策创造了条件。1981年12月22日,中科院向邓小平等中央领导同志报告,请求批准正负电子对撞机方案。日理万机的邓小平同志当日即作批示:"这项工程进行到这个程度,不宜中断,他们所提方针,比较切实可行,我赞成加以批准,不再犹豫。"

  在党中央、国务院的重视与支持下,特别是邓小平同志的亲切关怀下,1983年4 月国务院批准了对撞机工程计划任务书;同年12 月中央决定将对撞机工程列入国家重点建设项目。1984年10月7日,北京正负电子对撞机(BEPC)工程破土动工了。邓小平同志亲自为基石题词,参加奠基典礼并铲了第一锹土。

  经过高能所和全国上百个单位的近万名工程建设者们四年夜以继日的艰苦奋战,1988 年10月16日,对撞机首次实现了正负电子对撞,中国的高能加速器从无到有,建造成功。这一建设速度在国际加速器建造史上也是罕见的。1988年10月20日,《人民日报》报道这一成就,称它为:"这是我国继原子弹、氢弹爆炸成功、人造卫星上天之后,在高科技领域又一重大突破性成就","它的建成和对撞成功,为我国粒子物理和同步辐射应用开辟了广阔的前景,揭开了我国高能物理研究的新篇章"。

  10 月 24 日,邓小平同志等党和国家领导同志又一次到高能所视察,和大家一起庆祝这一重大成就。在接见我们时,他发表了"中囯必须在世界高科技领域占有一席之地"的著名讲话。他铿锵有力地说:"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。如果 60 年代以来中国没有原子弹、氢弹,没有发射卫星,中国就不能叫有重要影响的大国,就没有现在这样的国际地位。这些东西反映一个民族的能力,也是一个民族、一个国家兴旺发达的标志。""现在世界的发展,特别是高科技领域的发展一日千里,中国不能安于落后,必须一开始就参与这个领域的发展,搞这个工程是这个意思。还有其它一些重大项目,中国也不能不参与,尽管穷。因为你不参与,不加入发展的行列,差距会越来越大。"小平同志的讲话大大鼓舞了全体参战人员的斗志。

  一年后,BEPC的亮度超过世界同能区对撞机的四倍,具有强大的竞争力,引起了美国、日本等科学家强烈兴趣,成立了以我为主的多国科学家参加的北京谱仪合作组,为我国取得高能物理成果创造了条件。上世纪90年代以来,获得了τ轻子质量精确测量、R值测量、发现新共振态等一批重大成果,使高能所跻身于世界八大高能物理研究中心之一。

  对撞机工程推动我国先进技术的发展

  在BEPC工程研制中,我们始终坚持自力更生的方针。在先进技术引进方面坚持在吸收、消化、改进的基础上,进行自行设计、研制、安装和调试。凡能在国内生产的,决不到国外去买。BEPC工程90% 的设备都是国产的,正是贯彻这一方针的结果。

  另一方面为缩短工程建造周期和实现工程总体控制的需要,我们也充分利用了改革开放营造的良好国际科技合作环境,从国外进口了一些工程急需的大型计算机、电子学元器件、异型材料,及部分精密仪器等。在这方面,方毅副总理曾多次谈到,我们不闭关自守,"科学家之间的交流是非常重要的,这会使我们少走弯路"。他还说,科技与国际的贸易往来是交织在一起的,有一些东西可以买。在他的推动下,高能所在80年代初就建立了在美国自行采购的渠道,从 82 年至88年初,高能所先后派出五名专业人员担任联络员,驻美负责国外器材采购工作,并与美国各高能物理实验室联系,调研并协助解决国内在设计、研制中出现的各种技术问题,引进了对撞机工程急需的计算机、自动控制、电子学等设备和部件,美国能源部也指定一位官员专门负责处理我所驻美联络员提交的出口许可申请,从而加快了北京正负电子对撞机工程建设。

  BEPC 工程所带来的社会效益和经济效益都是十分明显的。通过 BEPC 工程的研制和建造,使参与工程建设的相关企业突破了他们原有的技术极限,企业管理和工艺水平都有很大的提高,其产品达到或接近了当时国外同类产品的水平,赢得国内外用户的信赖。例如:电子直线加速器用的速调管,以前国产管子功率为 16兆瓦,工作寿命不足一千小时。通过派人到美国考察加工工艺,使生产厂家的技术水平有了很大提高,速调管功率达34兆瓦,累积寿命超过两万小时,满足了对撞机工程的需要。

  自上世纪90年代以来,高能所生产的加速管及各种高精度磁铁不仅满足了对撞机的改进和BEPCII工程建设的需要,还出口到美国、日本、韩国、巴西等国。在美国的SPEARIII和B工厂上,日本的 B工厂上,韩国浦项的同步辐射加速器上都有高能所和国内相关企业共同合作生产的加速管和各种高精度磁铁在运行。

  高能物理事业伴随着新中国前进的脚步走过了艰难曲折和令人欢欣鼓舞的历程。今天,北京正负电子对撞机重大改造工程已经通过国家验收,正式投入运行,成为国际上最先进的双环对撞机之一,将使我国在今后相当时期内继续保持在t-粲物理研究领域的国际领先地位。

  在即将迎来建国60周年庆典的今天,让我们牢记邓小平的话:"不仅这个工程,还有其它高科技领域,都不要失掉时机,都要开始接触,这个线不能断了,要不然我们很难赶上世界的发展。"中华民族将自立于世界高科技之林。我国的高能物理研究,也将像我国其他事业一样蒸蒸日上。

  (2009年,“中华科学情”征文获奖作品,http://news.xinhuanet.com/tech/2009-09/11/content_12035550.htm

 


 
 
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