“北京正负电子对撞机国家实验室 探寻粒子的奇妙世界”

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联通国际大厦【科技在线】

在高能物理研究行业，bepc是陶粲物理能领域先进的正负电子对撞机，通过实时观测基本粒子碰撞产生的碎片，研究和探索粒子的性质和相互作用规律，发现新的粒子。 而且，这个大的科学装置在生物、材料、物理、化学、环境、能源等科学行业中发挥着重要的作用

北京市玉泉路，灰色的高楼很安静，很难想象这里是北京正负电子对撞机( bepc )国家实验室。 我国第一架大科学装置北京正负电子对撞机位于中国科学院高能物理所，一年中有十个月高速运转。 目标是寻找物质的深层结构，发现新粒子，探索宇宙的奥秘。 这是全世界物理学家的共同追求，谁能发现新的物理、新的现象、新的粒子，谁就是大赢家。

大装置探索小宇宙

中科院高能物理所大装置管理中心的工程师何培元告诉经济日报记者，他每年执行一次的任务，因此利用对撞机产生的同步辐射光开展多学科的研究。 那时，位于地下的蓄留环隧道入口关闭，操作员在上层的监控室凝视着运行状态。

科学家们表示，对物质结构认知的重大突破都将对社会的快速发展产生巨大的影响。 撞击加速器等加速器的出现，开创了粒子物理的新纪元。

随着科学技术的飞速发展，人类对物质结构的认识从分子、原子、原子核水平逐渐深入到更小结构单元的氪和夸克。 这些已知的基本粒子是否是物质的小单位，是否存在新的粒子，它们的质量几何学，有什么特征，一方面要解开这些谜团，另一方面需要产生非常高能量的加速器粉碎这些微小粒子，进一步研究其微观结构 另一方面，寻找新粒子的任务也依赖于这个逮捕工具。

超粒子大炮是科学家们向北京赠送正负电子对撞机的绰号，由电子注入器、储存环、大型粒子探测器北京谱仪、同步辐射装置四部分组成，从沙盘上看，外形像个大羽毛球。

作为证据者，中国科学院高能物理所的研究员张氏在这个地下迷宫工作了30年。 他告诉记者，球拍的杆身部分是注入器，在这里，电子枪发射的正负电子束流通过长202米的直线加速器加速到1.1.89GeV(1GeV=10亿电子伏特)。 球拍的圆形部分是储存环，这是一个周长240米的环状加速器，将正负电子束的流动加速到光速并进行储存。 球拍是撞击式加速器心脏部位的北京谱仪，这里的焦点是正负电子束流向相反方向以每秒125万转的速度剧烈奔跑，撞击在头发丝的十分之一左右空之间。 巨大的机器像数万只眼睛一样，实时观测着基本粒子碰撞产生的碎片的二次粒子，记录着相关数据。

如果进一步分解和研究这些数据，探索这些粒子的性质和相互作用的规律，就有可能观测新的现象，发现新的粒子。

发掘物理研究的富矿

在北京正负电子对撞机诞生的秋天，对86岁的中科院院士、中科院高能物理研究所原所长方守贤来说，bepc正式建成，从此我国有了第一个大科学装置。

在方守贤的记忆中，北京正负电子对撞机在七上七下的挫折中诞生。 我国于1958年设计了20亿电子伏电子同步加速器，但在当时的形势下，这一设计因保守落后而被否定。 1960年5月，科学家完成了螺旋回旋加速器的初步设计，由于经济困难，计划三年后被取消。 1969年，科学家还提出了为核燃料的探索、研究和生产建设强流线性加速器的计划，但计划在与其他两个方案的争论中无疾而终

1981年5月，中科院高能所根据国内外专家学者的建议和意见，提出第八个方案建成束能为22亿电子伏的正负电子对撞机。 1984年10月7日，邓小平为北京正负电子对撞机工程奠定了基础，挖掘了第一块锹土。

为什么是22亿伏？ 通常，不同类型和不同能量的高能加速器服务于不同目的的粒子物理实验，每个加速器通常只能在一定的能量领域工作，不能进行特定的物理研究。 特别是在碰撞型加速器中，能量可调范围窄、能量高的碰撞型加速器不能代替能量低的碰撞型加速器。

之所以选择2 22亿电子伏正负电子碰撞的能量区，是因为张闯解释了电子束能量不均匀，碰撞产生的粒子也不同。 1.55gev正负电子束碰撞时，产生j/psi粒子(粲夸克组成的粲粒子) 1.78gev正、负电子束碰撞时，叫陶勒·雷顿(氪的一种，电子也是氪)。 通过控制撞击电子束的能量，bepc可以研究这两种不同的粒子。 这两种粒子是bepc的主要研究对象，它们存在的能量领域属于陶粲物理能领域，是物理研究的富矿。

不仅如此，bepc的投资要比同一个能量区的质子加速器小得多，一机两用且能够高速运转的正负电子在轨道回旋时会发出同步辐射光。 该光具有强度大、高度准直等优点，可以用于多学科应用研究的开展。

事实证明，这个选择并没有错。 1992年，用于检测和记录正负电子碰撞全过程的北京谱仪，测量粒子物理标准模型中的轻子质量，修正了以前的实验结果，至今仍是世界测量之一。

年3月，该装置发现了新的共振结构ZC(3900 )，可能是科学家们长期寻找的夸克物质。 这个成果一发表就掀起了世界实验和理论物理研究热潮，被美国《物理》杂志发表的年度物理学行业的11个重要成果选中，排名第一。

牢牢抓住机会，赶超

除了高级别的基础研究行业外，bepc还在生物、材料、物理、化学、环境、能源等科学行业发挥着重要的作用。 在抗击非典的斗争中，药物与非典病毒分子相互作用的研究在bepc上完成。 利用中科院院士饶舌和同步辐射系统世界首次完成了sars病毒蛋白质dna结构的测定，获得了其蛋白酶高分子结构，获得了较为有效的药物靶分子，为开发治疗sars病毒的药物提供了重要新闻。

现在，人们触手可及的网络也与bepc密切相关。 1986年我国建成了第一条国际计算机通信线路，1993年建成了第一条国际网络专线，随后建立了万维网( www )网站，但这些都与bepc直接相关。

斗转星移，现在bepc已经过了30年。 在EPC进行研究的陶粲物理能源区，曾经有一个强大的竞争对手——美国康奈尔大学。 但是，bepc以出色的表现和升级改造打败了它，目前这个能源区的世界也成为了先进的正负电子对撞机。

高兴之余也有隐藏的担心。 张闯表示，在高能物理研究行业，只有第一没有第二，各国加速器都有自己的实验能源区，如果同一个能源区有竞争者，最终只能战胜一个。

将来，bepc将耗尽寿命，中国的高能物理将从哪里来？ 以世界物理前沿热点希格斯玻色子粒子研究为目标，规划建设更高能的新一代碰撞型加速器——甜甜圈型正负电子碰撞型加速器( cepc )，是我国高能物理学家们的新目标。 中科院院士、中科院高能物理研究所所长王贻芳表示，研究希格斯玻色子是通向更深层次物理的关键，正好赶上了我国高能物理的快速发展，提供了领先的机会。 环状正负电子对撞机建成后，中国将成为世界高能物理研究的中心，吸引全世界的科学家和技术人员来到中国，作为龙头带动了一系列核心技术的快速发展，可以在核物理、国防、材料、精细加工、大型元器件检测等方面大量应用。

王贻芳表示，截至目前，新一代对撞机cepc已完成概念设计，被国际评审认可，经费筹措基本到位，预研工作全面展开。