成果簡介

　　北京正負電子對撞機（BEPC）是我國第一臺高能加速器，是20世紀80年代世界上唯一在τ輕子和粲粒子產生閾附近研究τ-粲物理的大型正負電子對撞實驗裝置，也是該能區迄今為止亮度最高的對撞機。北京正負電子對撞機包括電子注入器、儲存環、探測器及數據處理中心、同步輻射區等四個主要組成部分，由數百種、上萬臺件集中了當代各種高精尖技術的專用設備組成，是高能物理研究的重大科技基礎設施和研究微觀物質結構的基本實驗手段。北京正負電子對撞機工程領導小組以中國科學院高能物理研究所為中心，組織國務院十幾個部委所屬的幾百個工廠、研究所、高等院校、建工部門的上萬名科技人員、工人、干部和解放軍，大力協同，確保了該工程保質保量、按期建成。該對撞機目前坐落于北京市石景山區玉泉路19號乙中國科學院高能物理研究所。

歷史背景

　　高能物理是物理學的前沿學科，探索微觀粒子的物質結構及其基本相互作用可為各門自然科學研究提供必要的基礎，在物理學、化學、生物學、地學、醫學、材料學等領域均有廣泛的應用。高能物理的研究主要依靠高能加速器，所以要發展該學科必須建造加速器。但建設高能加速器耗資巨大，而且需要較高的科技水平和雄厚的工業基礎作為支撐。20世紀50年代至80年代，由于科學技術發展水平的制約和政治經濟因素的影響，我國高能加速器項目經歷了“七下七上”，其中第七次被稱為“八七工程”，在1978年到1980年的預制研究階段，相關技術人員已做了大量工作。

　　1981年1月10日，鄧小平對聶華桐等人的來信作出批示，要求方毅召開專家會議重新討論高能加速器的建造方案。經調研論證，中央決定利用“八七工程”預制研究剩余的部分經費進行較小規模的高能物理建設。同年3月17日，中科院派朱洪元和謝家麟會同當時在美國訪問的葉銘漢去征求美國相關專家的建議。朱洪元、謝家麟回國后，中科院數理學部與國家科委“八七工程”指揮部在北京聯合召開論證會，同意建造一臺2.2GeV正負電子對撞機，同時將原先建成的10MeV質子直線加速器能量擴大到35.5MeV。經多次會議討論與論證，多數人認為，建造一臺2×2.2GeV的正負電子對撞機不僅可以使我國高能物理的研究進入世界前沿，而且還可以利用電子儲存環產生的同步輻射開展生物、化學、醫學、材料科學、固體物理等方面的研究工作，直接為其它學科和國民經濟服務。1981年底，李昌、錢三強致信中央領導，請求批準該方案。鄧小平批示：“這項工程已進行到這個程度，不宜中斷。他們所提方案比較切實可行，我贊成加以批準，不再猶豫。”

創新歷程

　　1983年12月，黨中央、國務院將北京正負電子對撞機列入國家重點工程，并成立了以中科院新技術局局長谷羽為組長，國家計委副主任張壽、國家經委副主任林宗棠、北京市副市長張百發為成員的工程領導小組，組織領導整個工程的建造實施。1984年10月7日，正負電子對撞機的建設正式破土動工。

在設計過程中，謝家麟等設計人員根據30年從事加速器研制的經驗，提出了設計六原則：一是以保證高亮度為首要考慮；二是采用經過考驗的先進技術；三是設計中強調簡單、可靠；四是采用能達到性能指標的最經濟的技術路線；五是設計中保留以后改進的余地；六是設計中保留一機多用的可能。高能加速器參數的設計決策受多種因素制約，常常是只能兩害相權取其輕，兩利相權取其重。如注入能量的選擇就受經費分配和玉泉路地理條件的限制，不能采用最為理想的全能量注入，以維持最高的回旋束流。此外，如在儲存環上為補償探測器軸向磁場對軌道的擾動，方守賢主張在注入處增加兩塊磁鐵，取得很好效果。吸取美國SLAC國家加速器實驗室的SPEAR對撞機真空盒橫向尺寸變化較大造成阻抗大而束流不穩定性闞值較低的教訓，BEPC的設計注意減少橫向尺寸的急劇變化，推遲不穩定性的出現，對BEPC能在亮度上超過SPEAR四倍起到了重要作用。

　　在建設質量上，工程建設者們充分認識到，質量是工程的生命線，這樣一個由成千上萬件設備構成的復雜系統，任何一個微小環節的問題都會影響到整個系統的運行。在質量工作會上林宗棠提出：質量是對撞機成敗的根本，要把拼搏精神用在確保質量上，各單位主要領導要親自抓質量。張百發嚴肅批評了存在質量問題的單位，宣布任何不合格的產品，決不許運進工程現場，對不合格產品要追究責任，嚴肅査處。工程領導小組進一步明確：“在質量與進度的關系上，必須堅持質量第一”、“寧肯推遲進度，也要保證質量”的方針，以確保我國第一臺高能加速器整體調試能做到一次成功。

　　1984年底能量倍增器試驗成功，90M電子伏特電子直線加速器出束；1985年主要設備分別交貨；1986年進行安裝；1987年開始總調，正電子注入儲存環；1988年7月同時儲存了正負電子束。1988年10月16日凌晨5點56分，我國第一座高能加速器——北京正負電子對撞機首次對撞成功。

重大意義和深遠影響

　　北京正負電子對撞機的成功建成并最終達到國際先進性能指標，令中國的科學家揚眉吐氣、無比喜悅，也得到了世界高能物理學界的高度評價，成為我國科技領域又一個顯赫的里程碑。工程研制成功標志著我國高能物理、精密機械、電子技術進入了新的階段，是繼原子彈、氫彈、導彈、人造衛星等之后我國取得的又一偉大成就。