1989年7月5日，我国首台高能加速器——北京正负电子对撞机及其核心设备北京谱仪顺利通过了专家评审，包括王淦昌在内的30余位顶尖高能物理学家一致肯定，该项目的性能指标和技术参数不仅达标，更超越了预期设计，达到了20世纪80年代的国际顶尖水平，标志着我国在高科技领域继原子弹、氢弹成功爆炸及人造卫星发射后，再次取得重大突破。

安装完成的北京谱仪

或许你对北京正负电子对撞机这个名字还稍显陌生，但它的诞生、建设到不断升级，每一步都深刻烙印着我国高能物理的飞速发展轨迹，为人类探索宇宙奥秘立下了汗马功劳。

命途多舛的中国加速器

20世纪50年代初，美、苏、欧等工业发达国家开始筹建高能加速器。尽管当时我国高能物理水平落后，但仍渴望拥有自己的加速器。1956年，我国提出制造高能加速器的计划。然而，从北京正负电子对撞机的构想提出到建成，过程充满曲折。

当时我国科学家们认为，自1956年以来，我国高能物理研究停滞不前，几乎全靠外国数据。但到了70年代末，我国高能物理研究取得显著进步。通过与欧洲核子中心的交流、中美高能物理合作协定的签署及李政道的推动，我国获得了技术和设备支持。此外，之前建成的预制研究基地、实验大厅和质子直线加速器，为后续研制奠定了基础。鉴于经费紧张，我国物理学家提议建造规模小、成本低但效果好的加速器。

要决定建造何种加速器，得先了解当时粒子物理学的全球进展。

到20世纪60年代，物理学家已发现上百种粒子，他们梦想着能像整理元素周期表那样将这些粒子分类。1962年，美国物理学家盖尔曼提出了一个分类方法，不仅成功归类了这些粒子（强子），还预言了一个新粒子——Ω超子。这一预言很快在美国布鲁克海文国家实验室的交变梯度同步加速器（AGS）上得到了验证。随后，盖尔曼更大胆推测，原子核内的质子是由三种更基本的粒子——夸克构成。夸克模型的巨大成功让盖尔曼荣获1969年诺贝尔奖。尽管夸克模型并非描述粒子相互作用的完整理论，但它为基础物理研究翻开了新篇章。

1974年，丁肇中团队在布鲁克海文实验室利用质子撞击铍靶，发现了新粒子，并将其命名为J粒子。几乎同时，美国物理学家里克特在斯坦福直线加速器（SLAC）也发现了这个粒子，并命名为Ψ粒子。因此，这个粒子被统称为J/Ψ粒子。后续实验证实，J/Ψ粒子是由一对正反粲夸克组成的。两人的这一发现被誉为物理学史上的“十一月”革命，人类对粒子的基本结构有了更深的认识，而粲夸克相关的粲物理领域仍有待科学家进一步探索。

丁肇中团队发现J粒子

“当时，那个能区（粒子能量的特定范围）的物理研究前景广阔，但现有的加速器性能却不尽如人意。”中国科学院高能物理研究所研究员张闯回忆道。

鉴于此，中科院于1981年提出建造新型正负电子对撞机，旨在产生更多J/Ψ粒子，推动我国进入高能物理研究的前沿。这一决策是经过国内专家与李政道、吴健雄、袁家骝以及美国加速器专家潘诺夫斯基等多位顶尖科学家的深入讨论和反复论证后得出的。北京正负电子对撞机的诞生历经波折。早在1980年底，高能所内就加速器方案展开了激烈讨论，主要争议在于选用质子还是电子。虽然我国有质子加速器制造经验，且质子撞击静止靶能发现更多粒子，但考虑到成本和建设难度，这一方案面临巨大挑战。

经过反复权衡，1983年4月，北京正负电子对撞机（BEPC）方案获得国务院批准，计划四年内建成。同年12月，该项目被党中央、国务院列为国家重点工程，代号8312工程，正式拉开建设序幕。

20世纪80年代，建设中的BEPC

顺利运行

在全国齐心协力下，BEPC项目启动了。高难度设备如磁铁、高频机等试制成功，增强了大家的信心。但项目仍面临诸多挑战：能否按时完成？性能是否达标？能否稳定运行？1988年10月16日，BEPC首次实现正负电子对撞，亮度达标，所有疑问迎刃而解。北京正负电子对撞机成为J/Ψ粒子能区顶尖加速器。

无论是加速器建设，还是让它稳定运行，我国的科研工作者付出了常人难以想象的艰辛。他们日夜奋战，穿孔纸带计算数据，时刻准备应对突发状况。BEPC由数十万组件构成，任何小故障都会导致停机。最初，近30%的时间用于维护，经三年努力，故障率降至5%以下，稳定运行至今。

BEPC形似巨大羽毛球拍，长202米的直线加速器为“把”，正负电子在此加速。部分电子束轰击钨靶产生正负电子束，注入周长240米的储存环中加速、对撞。对撞点位于拍顶，探测器北京谱仪（BES）在此检测电子变化。环线切线方向设有同步辐射装置（BSRF），实现“一机两用”。北京正负电子对撞机有两大用途：粒子对撞和同步辐射。同步辐射是带电粒子接近光速在电磁场中偏转时发出的电磁波，类似旋转雨伞时水滴飞射。这种辐射是探索原子、分子世界的重要工具，广泛应用于生命科学、材料科学、凝聚态物理、环境科学等领域。它的建设、运行及成果，彰显了中国发展高科技、跻身世界高科技前列的决心。

工作人员在给学生介绍电子对撞机模型

参考来源：中国科学院、新华社、《党史天地》

来源: 江苏省科学技术协会