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北京正负电子对撞机建设:没有终点的旅程

作者:影视论文
出处:www.lunrr.com
时间:2020-01-06

作者:张巧玲资料来源:科学时报发布时间:2008

北京正负电子对撞机的建设:永无止境的旅程

中国必须发展自己的高科技,在过去、现在和未来的世界高科技领域占有一席之地。 邓小平

1988年10月24日,邓小平同志参观了中国科学院高能物理研究所北京正负电子对撞机(BEPC),并发表了题为《中国必须在世界高科技领域占有一席之地》的重要讲话。他说:“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,无论是过去、现在还是将来。” 没有邓小平,中国今天可能没有对撞机,中国的高能物理学也不会取得今天的成果。 ”中国科学院方寿贤院士动情地说道

10月21日,在高能学院办公楼,记者《科学时报》有幸见到了BEPC的三位技术领导,BEPC第一工程经理谢家林,第二工程经理方守贤,BEPC重大改造项目副经理张闯(BEPC CII) 他们回顾了BEPC的每一个地方

在谈到BEPC建设的深远影响时,谢家林说:“BEPC的一个重要作用是它建立了我们进行国际尖端科学工程建设的能力和信心。” “

十年磨一剑

1988年10月16日,北京正负电子对撞机成功建成,首次实现了正负电子碰撞。 从那以后,中国进入了能够进行高能物理实验研究的科学技术先进国家的森林。 然而,这一切来之不易。 回顾历史,在中国建造高能加速器和进行高能物理实验研究一直是中国物理学家的梦想。 谢家林告诉记者,自中华人民共和国成立初期,建设自己的加速器基地,发展高能物理已经成为中国高能物理学家的迫切愿望。

1972年,张文宇带领谢家林和其他17名科学家写信给周恩来总理,建议中国建造高能加速器进行高能物理实验研究,这得到了周总理的批准。至此,高能加速器的建设正式开始。 1973年,高能物理研究所成立

“你目前的经济并不发达。你为什么要进行高能物理研究并从事高能加速器?”这是1977年欧洲核子研究中心主任亚当斯访问邓小平时向提出的一个问题。

邓小平回答说,这符合长期发展的利益。既然我们想实现四个现代化,我们就必须看得越来越高。我们不能只看现在。

1975年3月,周恩来总理和邓小平同志发布《关于高能加速器预制研究和建造问题的报告》指令,高能研究所开始高能加速器预制化研究。 1977年11月,在邓小平的推动下,中央政府批准了代号为“87工程”的项目,即在10年内在北京建造500亿电子伏质子同步加速器。 “八七工程”也被列入当年制定的国家自然科学发展计划。

1979年,当邓小平访问美国时,中美签署了高能物理领域的合作协议。 这是中美科技合作的第一份实施协议,为中美科技合作打开了大门。

“‘87工程’是在认为中国有10个大庆油田,资金不成问题的背景下提出的。它没有在科学中得到仔细的证明。 ”谢嘉林告诉记者 1980年底,国民经济调整,基础设施收缩。中央政府决定暂停“八七”工程,但高能不能被切断。 1981年3月,朱宏远、谢家林和美国访问学者叶韩明在美国费米国家实验室与几个与美国合作的实验室的专家举行了一次关于中国高能调整计划的非正式讨论。 斯坦福直线加速器中心主任帕诺夫斯基(Panovsky)提议,中国应该建造一台22亿电子伏正电子对撞机,这得到了大多数与会者的同意。

“经过仔细研究,我们认为它的能量不是很大,规模适中,但它可以做国际领先的物理工作,并且具有考虑同步辐射应用的特点。尽管当时高能基金萎缩,但对于中国来说,这是一个赶上世界高能物理先进科学研究的极好计划。 ”谢嘉林说道

1981年12月22日,中国科学院正式向党中央、国务院提出在北京建造2×20亿台正负电子对撞机的计划。 邓小平同志同日指示:“他们提出的政策更加切实可行。我赞成批准它,并将不再犹豫。” “

1983年4月,国务院批准了对撞机项目计划。同年12月,中央政府决定将对撞机项目纳入国家重点建设项目,并决定成立由原国家计委、国务院办公厅、中国科学院和北京组成的工程领导小组,负责项目的组织协调。

1984年10月,北京正负电子对撞机终于开始建造 邓小平同志在奠基仪式上说:“我相信这没有错。” “

异常锐利”

北京正负电子对撞机的建成和运行为我国开展国际高能物理研究的前沿工作创造了条件,使我国成为τ物理实验研究的国际领导者。 ”方守贤告诉记者 1986年,由于健康状况不佳,谢家林辞去北京正负电子对撞机项目经理一职,并将接力棒交给方守贤。

从1990年运行到2005年改造升级的15年间,北京正负电子对撞机已稳定高效运行约8万小时,其中约40%用于为北京谱仪进行高能物理实验提供光束,25%用于为同步辐射应用提供光束,12%用于加速器研究,总运行效率高于90%

目前,北京谱仪已累计6700万焦耳/?猪鬃箱,一千八百万?刷毛(2S)情况,25pb-1的τ数据,22pb-1和20 pb-1以上的Ds数据?猪鬃(3770)数据已经成为世界上3 ~ 5 Ge伏能量区数据量最大的加速器和探测器。

在过去的20年里,由来自中国、美国、日本、英国等国20多所大学和研究所的数百名科学家组成的合作小组利用该装置进行高能物理研究,并将其应用于τ轻子质量的精确测量,R值测量,J/?刷毛共振参数的精确测量,Ds物理研究。猪鬃(2S)粒子和charmonium物理学的实验研究,J/?猪鬃衰变物理实验研究取得了一系列国际领先的研究成果,包括国家自然科学奖三项二等奖、中国科学院自然科学奖三项一等奖、两项二等奖、一项杰出科技成就奖、中国物理学会吴荀攸奖和胡傅钢奖。

“同时,北京正负电子对撞机兼具两种功能。其北京同步辐射设施(BSRF)是目前中国唯一的x光同步辐射源。它提供从硬x光到真空紫外线的宽带强辐射。它是中国同步辐射技术的重要研究基地,也是凝聚态物理、材料科学、化学、生命科学、资源环境和微电子技术等跨学科前沿研究的重要基地。 ”方守贤说道

近年来,北京同步辐射设施与北京正负电子对撞机项目合作完成了改造任务。它已有5个插件、14条光束线和14个实验站,整体性能有了很大提高。 自1991年开业以来,北京同步辐射设施已经形成了一支稳定、高水平的用户团队。它每年接收200多个实验研究课题,并取得了许多重要成果。 例如,在2003年正式投入使用的第一条生物大分子晶体学光束线和实验站上,首次获得了非典病毒蛋白酶的大分子结构和菠菜集光膜蛋白晶体的结构。更成功地完成了多波长异常衍射实验,其结果达到了国际先进水平,表明中国终于有了这种分析生物大分子结构的重要主流方法 目前,生物大分子实验站已成为我国蛋白质结构研究的重要实验平台

吸引了许多美女

有人说高能物理学属于纯粹的基础研究,是独一无二的 对此,方寿贤不同意:“高能物理不是昆仑山上的雪莲,而是牡丹园里的牡丹,它使花朵绽放。” “高能物理学不仅打开了中美科技合作的大门,而且通过北京正负电子对撞机的建设,促进了许多行业和其他学科先进技术的繁荣和繁荣。

1996年,高能研究所北京正负电子对撞机国家实验室写了一篇《北京正负电子对撞机工程社会与经济效益调研报告》 报告指出:“高能物理实验设备涉及到最先进的科学技术,这必然会对其他学科的发展产生影响,并将转移到国民经济和技术领域,产生巨大的经济和社会效益。” “

”我们提供了中国科学院最早的电子邮件服务 ”方守贤笑着说道

通过北京正负电子对撞机,中国第一条高速国际计算机通信线路最早开通,使中国能够通过国际计算机网络与美国、日本、欧洲等国家的高能物理国际合作研究团体进行及时、快速的联系。在中国,它是第一个为成千上万的科学家提供电子邮件服务的公司,也在中国的信息高速公路项目中发挥了先锋作用。

此外,北京正负电子对撞机在促进中国相关产业和研究技术的改进和发展方面也发挥了积极作用。

“对撞机涉及高功率微波、高性能磁体、高稳定性电源、高精度机械、超高真空、束流测量、自动控制、粒子检测、快速电子、在线数据采集和离线处理等高新技术。它的设计指标几乎是当时技术的极限。 ”张闯告诉记者 对撞机的建设不仅发展了高能物理电子技术,推动了我国微波和高频技术的发展,将我国的true 空技术提升到了一个新的水平,使高精度电磁铁和大功率稳定电源的制造技术达到了国际水平,为同步辐射光学工程技术的发展奠定了基础,对低能加速器的发展产生了积极的影响,也为一些企业参与大型科研项目的建设提供了发展机遇。

迎接挑战,勇往直前。

科学仪器建成后,只有不断提高性能,才能保持世界领先地位。 2004年1月,北京正负电子对撞机重大改造工程开工,计划工期为5年。 BEPCII重建的主要目标是提高对撞机的性能,并将同时获得的魅力物理数据增加两个数量级。 该项目分为三个阶段:直线加速器改造、储存环改造和探测器改造。 同步辐射操作被插入每个阶段

“我们在转型过程中也面临许多挑战 ”张闯举例说,美国康奈尔大学的正负电子对撞机最初以2560亿电子伏特的高能量运行,但在看到BEPC取得大量成果后,他们在2001年也提出了一项计划,将束能量减少到BEPC的能量区 而且,他们的主要设计指标超过了BEPC对撞机的性能,这与当时BEPCCII改进的目标是一致的。

“为了继续保持我们在国际高能物理研究中的优势,我们只能接受挑战,迎接挑战 ”张闯说道 研究人员提出了一项新的重建计划。设计碰撞亮度比BEPC高100倍,比康乃尔对撞机的CESRc高3 ~ 7倍,从而大大提高了竞争力。 该项目得到科学界的支持和国家的批准,并于2004年初开始建设。

北京正负电子对撞机重大改造项目采用了独特的三环结构,基于国际先进对撞机的双环方案和“一机两用”的设计原则,符合科学目标的要求。 张闯说,与20年前的对撞机相比,对撞机的改造有更高的指标和更大的难度。与此同时,中国的科技能力和产业水平也取得了很大进步。

“如果我们在20年前建造对撞机,我们通过解决关键问题和战斗来解决技术问题 然后,20年后,对撞机的重大改造项目将遵循市场经济的规则、规章制度,依靠改革开放带来的产业发展和科技进步。 ”张闯说道

项目总部建立了严格的质量保证体系,科学控制进度,规范资金管理。通过招投标、协议和合同,可以降低成本,同时保证质量和进度。 目前,BEPCII建设已经完成,已进入全面对账和试运行的最后阶段。

“我们现在需要考虑的是高能物理在北京正负电子对撞机完成后的过去10年里将会做些什么以及如何做。 我们的想法是,在北京正负电子对撞机改造完成后,我们将做一些大约5年的实验工作,进行深入研究,并尽最大努力探索新的物理和新的现象。在此基础上,我们将确定下一个发展计划。 我们的最终目标不是增加亮度,而是在这种高亮度下进行原创性的科学研究。 张闯说,高能物理的研究没有尽头。现在世界上所有国家都在提出各种计划。他们还在研究提高下一步能力的措施和方法。我们还可以根据新的需求进一步升级BEPCII。

《科学时报》 (2008-10-24 A1亮点,原标题《没有终点的旅程》)

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