摘要:北京正负电子对撞机(BEPC)是世界八大高能加速器中心之一, 是中国第一台高能加速器,也是高能物理研究的重大科技基础设施;由长202米的直线加速器、输运线、周长240米的圆型加速器(也称储存环)、高6米重500吨的北京谱仪和围绕储存环的同步辐射实验装置等几部分
北京正负电子对撞机(BEPC)是世界八大高能加速器中心之一, 是中国第一台高能加速器,也是高能物理研究的重大科技基础设施;由长202米的直线加速器、输运线、周长240米的圆型加速器(也称储存环)、高6米重500吨的北京谱仪和围绕储存环的同步辐射实验装置等几部分组成,外型像一只硕大的羽毛球拍。
北京正负电子对撞机是当时世界上唯一在τ轻子和粲粒子产生阈附近研究τ-粲物理的大型正负电子对撞实验装置,也是该能区迄今为止亮度最高的对撞机。北京正负电子对撞机的落成是中国科技史上里程碑式的一刻。它既是中国在“四个现代化”的口号下向“科学技术现代化”迈进的突出成果,也是中国在改革开放下积极开展跨国科学交流,吸收和掌握外国技术实现“赶超”的中国式现代化的最好例证。
BEPC自1990年建成运行以来,迅速成为在20亿到50亿电子伏特能量区域居世界领先地位的对撞机,优异性能为我国开展高能物理实验创造了条件,取得了一批在国际高能物理界有影响的重要研究成果。如:τ轻子质量的精确测量、20-50亿电子伏特能区正负电子对撞强子反应截面(R值)的精确测量、发现“质子-反质子”质量阈值处新共振态、发现X(1835)新粒子等;同时,BEPC“一机两用”,成为我国众多学科的同步辐射大型公共实验平台,取得了包括大批重要蛋白质结构测定在内的重要结果。
北京正负电子对撞机(BEPC)占地总面积达57500平方米,由电子注入器、储存环、探测器、核同步辐射区、计算中心等5个部分组成。正、负电子在其中的高真空管道内被加速到接近光速,并在指定的地点发生对撞,通过大型探测器--北京谱仪记录对撞产生的粒子特征。科学家通过对这些数据的处理和分析,进一步认识粒子的性质,从而揭示微观世界的奥秘。
90年代以来,高能所已成为世界八大高能物理实验研究中心之一。
BEPC由四大部分构成:注入器与束流输运线、储存环、北京谱仪和同步辐射装置。
其鸟瞰图像一支硕大的羽毛球拍,由北向南而卧“球拍的“把”———注入器是一台长202m的行波正负电子直线加速器,电子枪产生的电子束在盘荷波导加速管中,就像冲浪一样骑在微波场上不断得到加速。
1988年10月16日,BEPC首次实现正负电子对撞,亮度达到8×1027/㎝2.s。完成了小平同志提出的“我们的加速器必须保证如期甚至提前完成”的目标。
1990年7月21日,北京正负电子对撞机通过国家验收。
2000年7月27日,国务院科教领导小组第七次会议审议并原则通过《关于中国高能物理和先进加速器发展目标的汇报》,同意在北京正负电子对撞机取得成功的基础上,投入4亿元对该装置进行重大改造。
2005年2月28日,北京正负电子对撞机国家实验室用户中心正式成立。诺贝尔物理学奖获得者杨振宁和中科院基础局局长张杰院士出席仪式并为用户中心揭牌。
2005年7月4日,北京正负电子对撞机圆满完成了历史使命,BEPC储存环开始拆除。
2006年9月19日,北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII)中的大型粒子探测器北京谱仪III(BESIII)超导磁铁成功励磁到1万高斯,是地球磁场的2万倍,电流强度达到3368安培,最大储能达到1000万焦耳。测试结果显示,其主要性能达到设计指标。它的研制成功标志着中国超导技术的巨大进步,是BEPCII建设的重要里程碑。
2024年5月,北京正负电子对撞机获得重大成果。其实验装置北京谱仪III合作组首次测得粒子的量子态性质,其质量、产生和衰变性质都与人们长久以来寻找的胶球特性一致。这一研究成果于2024年5月2日作为编辑推荐文章发表在美国《物理评论快报》杂志上。
北京正负电子对撞机的设计、建造与运营过程,不仅从无到有地为我国培养了大批加速器建造和实验物理方面的人才、使中国引进了先进的组织管理方法与实验室运营经验,更使得中国树立起了进行国际尖端大科学工程建设的信心。而包括李政道在内的中美两国的科学家,作为科学、信息与技术的跨国传播者,也助力开创了中美官方与民间科技交流的新局面。北京正负电子对撞机工程本身,除了实现新中国一代高能物理学家的梦想外,更是一跃化身中国科技现代化的象征,成为中国科技发展史上的一座丰碑。
如今,我国科技现代化和高能物理科学都已经取得了长足的进步,但这也使我们必须铭记千千万万像李政道先生这样高尚无私的海外华裔科学家和无数为中国科技事业拼搏的奋斗者们。他们的成就、经历与故事,也应当更加激励着我们,永不停止中国科学迈向世界前沿的步伐。
来源:周山图文