来源:《科技日报》 2008年12月18日
张闯,1944年生,1962年入清华大学工物系,1968年毕业
第一台正负电子对撞机
深秋时节,走进中科院高能物理研究所,一栋栋建筑井然有序,风起叶舞,满目金黄,像这个时节北京的其他地方一样,让人感受到一份沉甸甸的饱满。
20年前,也是一个金色的秋日,邓小平来到这里,兴致勃勃地视察了刚刚建成并成功对撞的北京正负电子对撞机后,他说:“过去也好,今天也好,将来也好,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。”
而30年前,正是在这里,为了祖国的科学事业,北京市石景山区八宝山东麓的农民舍掉祖祖辈辈居住的房屋和土地,使北京正负电子对撞机建设工程的拆迁工作顺利进行。
“我赞成加以批准,不再犹豫”
北京正负电子对撞机,承载了改革开放进程中乃至我国科技发展史上太多个“第一”,它也改变了许多人的命运。
1975年,31岁的张闯到北京出差,毕业于清华大学工程物理系加速器专业的他不忘到母校看望恩师。而这一趟,让他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。已经“深入”煤矿7年的张闯,马上到筹建中的中科院高能物理所联系,他感到自己终于有机会“步入科学的殿堂了”。
像张闯一样,在半年的时间里,许许多多的年轻人,搞加速器的,搞机械的,搞材料的……从祖国各地汇聚到北京,他们的使命只有一个——建造我国自己的高能加速器。
1979年,小平同志访美时,在他亲自决策并与卡特总统共同主持下,签署了中美两国在高能物理领域的合作协议。这是中美两国第一个科技合作协议,从此打开了中美两国科技合作的大门,推动了我国与世界各国科技交流与合作。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,我当时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。”国内外发展水平的强烈反差带给张闯和他的同伴极大的震撼,“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,遵照小平同志的指示,在方毅同志主持下,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。小平同志听取这个方案的汇报后非常高兴,表示:“我赞成加以批准,不再犹豫。”1983年4月,国务院批准了对撞机计划,列为国家重点工程项目,要求在5年内建成。
“我们的加速器必须保证如期甚至提前完成”
在工程项目批准后,科研人员立即投入了紧张的设计研究,也真正开始了他们的高能加速器之梦。经过几个月的日夜工作完成了对撞机的工程设计,并开展了关键设备的预制研究。
1984年10月7日,小平同志等党和国家领导人来到对撞机建设工地,亲切会见了对撞机的建设人员,并亲自为对撞机工程奠基,就此拉开了我国第一台高能加速器建设的序幕。
对撞机涉及众多高技术,其设计指标几乎都是当时的极限。中科院高能物理所和全国数百个工厂、研究所、高等院校、建筑公司的数以万计的科研人员和技术工人协同攻关,突破了一个又一个难题。小平同志在对撞机工程简报上批示说:“我们的加速器必须保证如期甚至提前完成。”给了工程建设者极大的鼓舞。可以说,北京正负电子对撞机的建成运行,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。
在对撞机建设的一千多个日日夜夜里,对撞机的建设者们精心设计、精心组织、精心研制、精心安装、精心调试数千台设备,在1988年5月开始束流调试。经过几个月的精心调束,10月16日首次实现正负电子对撞,不久安装在加速器上的大型探测器——北京谱仪上也观测到了粒子信号,标志着对撞机的胜利建成。
1988年10月24日,小平同志等党和国家领导人再一次来到高能物理所,在听取了关于对撞机建设情况的汇报后,小平同志指出:“过去也好,今天也好,将来也好,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。”
“对撞机的建设,奠定了我国在粒子物理领域的国际地位”
1993年,已经是张闯到高能所的第19个年头,当时,他代表高能物理所出席在德国召开的第15次高能加速器国际会议,作特邀报告。站在汉堡会议中心高高的讲台上,在报告了对撞机的成果后,他动情地说:“北京正负电子对撞机的成功,表明有着古代四大发明的民族有能力建造如加速器和探测器这样的高技术装置。”报告结束后许多国外科学家前来表示祝贺,“也使我深深体验到改革开放带来的我国国力增强、科技发展和国际地位的提高。”张闯感慨地说。
北京正负电子对撞机如同一块巨大的磁铁,集聚人才和智慧,构成了一个高能物理实验和多学科研究的平台。而经过20年的时间,北京正负电子对撞机需要再添吸引力。2004年初,北京正负电子对撞机重大改造工程启动,这项耗资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。科研人员根据“一机两用”的设计原则,采用了独特的三环结构,以满足科学目标的需求。对撞机的改造与20年前的对撞机相比,指标更高、难度更大。经过4年多的努力,对撞机完成了改造工程建设,进入了最后的总调和试运行阶段,实现了高流强和高亮度的对撞,北京谱仪也获取了一批高质量的实验数据。现在,科研人员正在夜以继日地工作,努力按计划、高质量地完成对撞机重大改造的任务,使之成为探索物质微观世界奥秘的强大工具。
2008年11月4日,温家宝来到北京正负电子对撞机中央控制室一层大厅,参观了对撞机重大改造工程,他在与科学家座谈时说,对撞机的建设,奠定了我国在粒子物理领域的国际地位,为从高能量和高精度研究物质结构的最基本单元及其相互作用规律提供了重要的研究手段。
■关键性名词
正负电子对撞机是一台使正负电子在其中对撞的机器,它将正负电子束流加速到很高的能量,并聚焦到极小的尺寸进行对撞。安装在对撞区的大型探测器采集正负电子对撞产生的粒子事例,研究其反应的性质,发现新粒子、新现象。
■关键性事件
1984年10月7日北京正负电子对撞机破土奠基1985年10月23日电子直线加速器研制成功1987年11月储存环安装完毕1988年10月16日北京正负电子对撞机首次对撞成功
1990年7月21日通过国家验收,并投入高能物理和同步辐射实验
2004年1月北京正负电子对撞机重大改造开始建设2006年8月17日直线加速器完成改造任务,通过测试2006年10月29日储存环主体设备完成安装2008年5月6日北京谱仪整体在对撞区安装就位
2008年7月19日北京正负电子对撞机重大改造工程完成建设任务,加速器与谱仪联合调试对撞成功
■关键性成就
1992年,τ轻子质量测量的精确结果纠正了过去τ轻子质量的实验偏差,并把精度提高了10倍,证实了轻子普适性原理,被国际上评价为当年最重要的高能物理实验成果之一;
1999年,对2-5GeV能区的强子截面进行了测量,将过去世界平均值的精度从15%%—20%%提高到6.6%%,将Higgs质量从61GeV改变到90GeV,解决了标准模型与实验结果的一个矛盾,得到了国际高能物理界的高度赞扬;
2005年,发现了X1835等新型粒子,开辟了一个国际前沿研究热点领域,将在多夸克态寻找和研究等方面做出重要贡献。(记者 王婷婷)