出品:科普中国
作者:杨超(深圳理工大学科普主管、中国科普作家协会会员)
监制:中国科普博览
在北京市西郊的中国科学院高能物理研究所,一座看似普通的环形建筑内,正进行着一场微观世界的“碰撞盛宴”。这不是科幻电影中的场景,而是中国高能物理研究的“心脏”——北京正负电子对撞机(BEPC)。它不仅是中国高能物理研究的里程碑,更在多个领域产生了深远的现实影响。
从“粒子工厂”到“科技引擎”
想象一下,一束电子和一束正电子以接近光速的速度在环形隧道中相向而行,当它们在特定点相遇时,会发生剧烈的“碰撞”,从而产生大量新粒子。这看似简单的对撞过程,却蕴含着探索宇宙基本构成的钥匙。
BEPC的建成,使中国高能物理研究从“跟跑”进入“并跑”,甚至在某些领域实现“领跑”。1992年,中国科学家利用BEPC实现了τ轻子质量的精确测量,将精度提高了10倍,这一成果被国际高能物理界评为当年最重要的实验成果之一。BEPC主要研究τ轻子和粲夸克——比原子核还小亿万倍的基本粒子。这些粒子看似“无用”,却可能在未来引发技术革命。正如20世纪初人们研究原子结构时,没人想到会诞生核能和半导体,而今天它们已深刻改变人类的生活。
BEPC的实验数据是向全球科学家开放共享的,已成为标准模型的重要“体检报告”。例如,1992年BEPC精确测量τ轻子质量,将误差缩小10倍,证实了轻子普适性原理,被国际评价为当年最重要的高能物理成果。这类“从0到1”的突破,是新技术产业的“原始种子”。
人才“黄埔军校”,为大科学工程“造血”
对撞机不仅是实验平台,更是人才培养的摇篮。35年来,BEPC培养了上千名加速器、探测器、数据科学领域的高端人才,被誉为中国大科学工程的“黄埔军校”。今天,从上海光源到东莞散裂中子源,再到硬X射线自由电子激光、高能同步辐射光源等国家重大设施的总师、技术骨干,80%以上都有BEPC工作经历。一句话,BEPC不仅输出科学,更输出能建大装置的人”。
改造升级:从“跟跑”到“领跑”
2009年,北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII)完成,对撞亮度提高了100倍,成为粲能区(质心系能量3-5 GeV)世界上亮度最高的正负电子对撞机。这一改造不仅使中国在高能物理研究领域保持国际领先地位,更获得了2016年度国家科技进步奖一等奖。
BEPCII的建成,让中国在陶粲物理能区的研究继续保持世界领先。2013年,北京谱仪III实验发现了Zc(3900),这一发现被美国Physics杂志评为2013年物理学领域11项重要成果之首,入选“中国科学十大进展”。
结语:大科学装置的“中国样本”
BEPC的建设,是中国大科学装置从无到有、从弱到强的缩影。它不仅是中国高能物理研究的重要里程碑,更是中国科技创新体系中一个成功的“中国样本”。
从最初邓小平同志“我相信,这件事不会错”的坚定支持,到如今BEPCII成为国际领先的高能物理实验装置,北京正负电子对撞机的故事,是中国科技从“跟跑”到“并跑”再到“领跑”的生动写照。
BEPC的每一次对撞,都是在为人类知识的版图增添新的边疆;每一次发现,都是在为解决实际问题提供新的思路。BEPC不仅“撞”出了新粒子,更“撞”出了中国科技发展的新未来。它不仅是探索宇宙奥秘的“显微镜”,更是国家科技实力和产业未来的“播种机”。

来源: 中国科普博览
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