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“中国制造”并不仅仅是一个个五颜六色的产品,而是每一个独立中国人组成的强大共同体。在60年间,它制造了商品,制造了独特的思想观念,也创造了自己的明星、女人、歌曲和电影。最重要的是,它塑造了每一个中国人的命运。我们都是“中国制造”。在国庆60周年之际,网易推出“中国制造”系列,讲述中国60年往事。[详细]

第三十二期 正负电子对撞机

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  BEPC(北京正负电子对撞机)首次实现正负电子对撞,被誉为继原子弹、氢弹爆炸成功、人造卫星上天之后,在高科技领域又一重大突破性成就。

“这件事不能再延迟了!”中国科学院高能物理所主楼大堂的左侧墙壁上,有这样一行手书体的金色大字,落款是“周恩来”。

这是1972年9月11日中国总理周恩来对科学家提出加速高能物理研究和高能加速器预制建议信所作的批示。1973年初,中科院成立了高能物理研究所。

15年后,也就是1988年10月16日凌晨5点56分,在这里,BEPC(北京正负电子对撞机)首次实现正负电子对撞,亮度达到8×1027/㎝2.s——这被誉为“这是中国继原子弹、氢弹爆炸成功、人造卫星上天之后,在高科技领域又一重大突破性成就”。

这一改写历史的成就,也改写了很多人的命运,比如张闯。

1975年,毕业于清华大学工程物理系加速器专业的张闯来北京出差。31岁的他在回母校探望恩师时,得知了一个足以改变命运的消息——我国要开始建设自己的加速器,已经在全国范围内调集人才,他正是其中之一。

其实像张闯一样,在半年的时间里,还有许多年轻人,来自不同专业:加速器、机械、材料……他们从祖国各地汇聚到北京,带着共同的使命——建造我国自己的高能加速器。

1979年,邓小平访美时,与卡特总统签署了中美两国在高能物理领域的合作协议——这也是中美两国第一个科技合作协议。一批批科技工作者被派往美国、欧洲和日本等发达国家,学习国外的先进技术知识。

作为访问学者之一,张闯在美国芝加哥附件的费米加速器实验室和纽约附近的布鲁克海汶实验室工作。他和同伴被国内外发展水平的强烈反差震撼了,“大家都抱着一种‘追科学’的紧迫感,如饥似渴地学习,夜以继日地工作,逐步掌握高能加速器的设计原理、研究方法和技术要点。”

与此同时,国内外科学家充分研究国际高能物理研究和高能加速器的发展态势,提出了在我国建造一台能量为2×22亿电子伏特的正负电子对撞机的建议,这就是北京正负电子对撞机。[详细]

电子对撞机的用途   北京正负电子对撞机大事记   改造后实现对撞一亿多次
  采用最先进的双环交叉对撞

  自古以来,人们始终在不懈探索:世界万物究竟是由什么构成的?它有最小的基本结构吗?面对微观世界的“基本”粒子,人类不断寻找揭示其真实面目的手段。对撞机就是观察微观世界的“显微镜”。它能帮助我们了解物质微观结构的许多奥秘。虽然我们还不能预言这些研究结果将会有什么样的实际应用,但可以相信,微观奥秘的揭示一定会对人类的生活产生深远的影响。
  目前,科学家们认为,构成物质世界的最基本单元是比质子还小的夸克和轻子。北京正负电子对撞机的主要研究对象就是夸克、轻子家族中的两个成员——c夸克和τ轻子。τ—粲研究就是记录他们对撞时产生的物理量,搜索碰撞产生的新粒子。正负电子对撞机的任务是给这些粒子加速,为他们提供碰撞场所,记录碰撞数据。具体地说,对撞机是一种先进的加速器,是当前研究物质微观世界最小构成单元及其相互作用规律的主要科学实验、测量设备。


 

  1984年10月北京正负电子对撞机动工兴建。
  1988年10月 北京正负电子对撞机不超预算按期建成,并在投入运行后迅速达到设计指标。
  1992年 τ轻子质量测量的精确结果,纠正了过去τ轻子质量约7MeV实验偏差,并把精度提高了10倍。
1999年春 北京正负电子对撞机对2—5GeV能区的强子R值进行了测量。
  2003年 科学家利用北京正负电子对撞机的实验装置,成功拍摄了SARS病毒主蛋白酶的晶体结构。
  2003年12月30日中国科学院批复了高能物理研究所提交的“关于北京正负电子对撞机重大改造工程项目开工的报告”和“北京正负电子对撞机重大改造工程施工组织设计大纲”。北京正负电子对撞机重大改造工程立项完成。
  2004年5月1日 北京正负电子对撞机进行重大改造工程启动。
  2006年7月至11月 储存环调试,插入同步辐射运行。
  2007年3月 北京正负电子对撞机二期工程试运行。

 

  改造前北京正负电子对撞机每秒可对撞120万次,改造后每秒可实现对撞一亿多次,几乎是改造前的100倍,为什么对撞次数越多越好呢?
  要想研究物质的微观结构,首先要把它打碎。粒子加速器就是用高速粒子去“打碎”被测物体的科学设施,而正负电子对撞机是一种先进的粒子加速器。
  中国科学院院士、北京高能物理研究所所长陈和生说:并不是每一次每一个正负电子对撞都能产生研究事例,每秒对撞一亿多次也就意味着每秒获取的研究事例是以前的将近100倍,就表示现在能得到比过去多近100倍的事例,这可以大大提高效率,降低研究的误差,因为有些出现几率很小的罕见研究事例也会因为对撞次数的增加出现,就使研究更为精确。

 

  改造工程最初计划采用的是单环方案,使用麻花轨道实现多束团对撞,亮度提高一个数量级左右。但是2001年初,美国康乃尔大学计划对他们的对撞机CESR进行改造与BEPC竞争,如果不改变方案,届时将难以做出领先的创新工作。
  面对严峻的竞争,科学家们决定对最初的方案进行调整,采用当今世界上最先进的双环交叉对撞技术对对撞机进行改造。原先电子只有一条“光速跑道”,改造后正负电子各占一条“跑道”,进行大角度水平对撞。改造后的北京正负电子对撞机将在世界同类型装置中继续保持领先地位,成为届时国际上最先进的双环对撞机之一。



 

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