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北京正负电子对撞机:撞出物质奥秘

http://www.sina.com.cn 2007年04月05日 16:34  人民网-人民日报

  大科学装置的存在和应用水平,是一个国家科学技术发展的具象。它如同一块巨大的磁铁,能够集聚智慧,构成一个多学科阵地。作为典型的大科学装置,北京正负电子对撞机的重大改造工程就是要再添磁力。

  3月26日上午,陈和生院士站在欢腾的人群中,把手中纸杯高高举起:“为了重大改造工程新的里程碑,干杯!”陈和生所说的新里程碑,就是刚刚取得的正负电子对撞成功。

  对撞机“升级换代”难度超乎想象

  身兼北京正负电子对撞机重大改造工程经理,中科院高能所所长陈和生如此激动的理由很充分,“这次正负电子束流对撞成功,是新双环对撞机的第一次电子对撞,意味着改造工程双环对撞方案的成功,同时也显示出重大改造工程更有信心地进入最后一个阶段。”

  奥运年将是北京正负电子对撞机重大改造工程的完工年。这项从2003年开始,耗资6.4亿元、为期5年的大科学装置改造工程分三个阶段完成。去年11月,储存环单环改双环这一最关键和最困难的环节已经度过,顺利完成对撞机重大改造工程的第二阶段任务,剩下就是安装对撞机上的大型粒子探测器北京谱仪的任务。

  改造工程采用的是世界先进的双环交叉对撞方案,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,对撞机性能将提高100倍。不过,改造难度也是超乎想象,十几吨的设备不能使用大吊车安放,数万根电缆一根都不能接错,这些仅仅是改造工程千头万绪的几缕。

  “比如隧道原来是给单环设计,空间狭小,现在安装双环就拥挤到了极点。国外成功的双环对撞机是在80米距离内实现电子对撞再分开,我们必须在28米内实现。”陈和生说,改造中许多技术和设备国内从未有过,而高能物理对撞机的加工精度比航天、航空领域还要高。

  北京正负电子对撞机在我国大科学装置工程中赫赫有名,为示范之作。1988年10月16日凌晨实现第一次对撞时,曾被形容为“我国继原子弹、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”。北京正负对撞机重大改造工程的实施,将让这一大科学装置“升级换代”,继续立在国际高能物理的前端。

  改造后将加入最先进行列

  “核子重如牛,对撞生新态”。李政道曾为国画大师李可染讲述人类可以通过重离子对撞探索宇宙奥秘。李可染为科学奇观深深感染,欣然落笔绘就了一幅体现对撞内蕴的二牛抵角相峙图。作为探究微观世界中的最小构成单元及其相互作用规律的工具,正负电子对撞机超前的作用和意义远远超出当时人的想象。

  同时,作为典型的大科学装置工程,对撞机建设规模巨大,大量采用世界上最先进的高技术,具有投资高、投入人力资源量大和建造周期长等特点。1984年10月,北京正负电子对撞机动工兴建,在当时的国民经济发展形势下,国家向对撞机投入了2.4亿元。

  当年在北京西郊玉泉路,邓小平兴致勃勃地为北京正负电子对撞机动工挥锹送出第一块奠基土。针对当时对撞机建设是否“超前”的争议,他对周围人说:“我相信,这件事不会错。”

  谈到北京电子正负对撞机,中科院院长路甬祥说,“我们很难设想用别人的仪器,观测到人家没有观测到的现象。”

  “北京正负电子对撞机建成,奠定了中国在国际高能物理界的地位。”陈和生1984年到高能所工作,到2003年接受对撞机重大改造工程经理一职时,已在高能所工作近十年。

  北京正负电子对撞机重大改造工程完工后,将成为世界上最先进的双环对撞机之一。

  “这里会是科技创新的沃土”

  走进高能所大楼,经常能碰到来为对撞机做实验的外国科学家。陈和生有时候会给他们解释一楼大厅两边墙上的两排字。一排是

周恩来总理1972年9月给18位科技工作者来信的重要批示:建立我国自己的高能物理试验基地“这件事不能再延迟了”,另一排就是邓小平在对撞机第一次成功对撞后所说的“中国必须在世界高科技领域占有一席之地”。

  对撞机的建成大大促进了我国高能物理的国际合作。中国通往互联网的最早出口就在高能所,并且最早使用网页来交流信息,那时候,大部分电脑还停留在孤岛和字符时代。

  国际合作是世界各国发展粒子物理实验研究的基本方式,但直到北京正负电子对撞机建成并投入运行之后,中国才终于有条件作为东道国组织多国科学家参与的、大规模的物理实验,进行中方为主的国际合作。

  “这样的好处在于,我们随时可以掌握国际高能物理的最新动态,精准地判断研究方向,及时启动国际高能物理学界最关心和最急需解决的研究课题。”陈和生说。

  北京正负电子对撞机为自己也为科学撞出了一番新天地。“τ轻子质量的精确测量”被国际上评价为当年最重要的高能物理实验成果之一;“2—5GeV 能区的R值测量”结果,促使2002年国际粒子数据手册将多年不变的R值图做了重大改动,从2000年起至今,所有的高能物理会议都引用这一测量结果;2003年,李政道先生专门写信到高能所祝贺一个新短寿命粒子的发现:“这是一个十分重要的成果,也是物理学上很有意义的工作。”

  “任何一个大科学装置,都会自然而然成为一个小型科学研究中心。”陈和生说,高能所的定位就是以大科学装置为依托的多学科综合性研究机构。

  和高能物理研究打了一辈子交道的方守贤院士认为,高能加速器是最前沿的科学技术,必然向经济技术领域转移,并产生巨大效益。北京正负电子对撞机的建成运行,在国内发挥了示范作用,也使我国电子学、微波和高频、超高真空等方面有了较大突破和提高,有力地推动了我国机械、电子工业技术的发展。

  “这里会是科技创新的沃土。”陈和生说,北京正负电子对撞机重大改造工程建设大量采用国际上先进的高精尖技术,对于我国相关高科技技术和产业来说,又将是一次重要的发展机遇。

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