三個「不再猶豫」保住了北京正負電子對撞機
改革開放40年
那些不為人知的瞬間
1984年10月7日,
鄧小平在電子對撞機國家實驗室奠基典禮上為基石培上第一鍬土。
「這項工程已進行到這個程度,不宜中斷,我贊成加以批准,不再猶豫。」
1981年12月22日,鄧小平在一份「緊急報告」上作出以上批示。關於報告中提到的事情,小平同志三次強調「不再猶豫」。
這份來自中科院高能物理所的報告中寫道:「請求中央批准我們12月5日上報的正負電子對撞機方案……」抬頭除了給小平、耀邦同志外,還加上了萬里和姚依林兩位副總理。
報告提交三天後,鄧小平會見熱心於中美高能物理合作的李政道教授。會見前,小平同志對時任中科院黨組書記的李昌說:「要堅持,下決心,不要再猶豫了。」在談到工程進度和經費時,他對姚依林說:「五年為期,經費要放寬一些,不要再猶豫不決了,這個益處是很大的。」
37年前,正是這三個「不再猶豫」,讓北京正負電子對撞機項目得以順利啟動,揭開了中國高能物理研究的新篇章。
俯瞰北京正負電子對撞機(2009年攝)
北京正負電子對撞機,猶如一塊巨大的磁鐵,吸引了全世界的科學家和人才來這裡實驗與交流,構成了一個高能物理實驗和多學科研究的平台。
它是繼「兩彈一星」後,在我國在高科技領域又一重大突破性成就。然而當初在建造時,卻遇到了多方的阻力。直到鄧小平的三個「不再猶豫」,定了北京正負電子對撞機建設的乾坤,項目才得以順利啟動,並在新時代里完成了多次改造,成為國際上最先進的雙環對撞機之一。北京正負電子對撞機奠定了我國在粒子物理領域的國際地位,讓我們真正在高科技領域「佔有一席之地」。
鄧小平三個「不再猶豫」定乾坤
1979年1月,鄧小平同志進行訪美。31日,在他親自決策並與卡特總統共同主持下,簽署了中美兩國在高能物理領域的合作協議, 從此,中美兩國科技合作的大門,打開了。
鄧小平訪美
一批批的科技工作者被派往美國、日本、歐洲等地,學習國外先進技術知識。這裡面,就不乏有日後建造「我國第一台正負電子對撞機」的人才。
中美兩國還建立了高能物理合作的聯合委員會,會議每年召開一次,輪流在中美兩國召開,至今未中斷過。1979年6月,聯合委員會在北京召開了第一次會議,雙方決定中國高能加速器工程在美國建立一個辦事處,為後來北京正負電子對撞機工程開闢了渠道。
鄧小平、方毅接見中美高能物理聯合委員會成員
但此後加速器的建設進展並不順利,80年代恰逢我國國民經濟調整,基建收縮時期,1981年1月國家計委決定停止「高能物理實驗中心」的籌備,並停止撥款。位於北京市海淀區玉泉路的高能所,只能利用「八七工程」預支經費1.2億元的剩餘部分,進行較小規模的高能建設。於是,在建造何種加速器的問題上,學界產生了爭論:是電子還是質子?慢加速還是快加速?強流還是弱流?能量高些還是低些?當時很難得出一個定論。
1981年,朱洪元、謝家麟等人到美國費米國家實驗室與美國五大高能物理實驗室的負責人及有關科學家們舉行了非正式會議。會上,有科學家提出建造2×2.2GeV正負電子對撞機的方案,強調這樣一台對撞機對高能物理研究具有前沿意義,還可以加裝同步輻射裝置,而且造價不是很高,得到多數與會者贊同。
中美高能物理聯合委員會第二次會議在美國費米國家實驗室舉行
回憶起當時的情景,中國工程院院士葉銘漢說:「當時國內外有不少好心人為我們擔憂,說我們好比站在鐵路月台上,想要跳上一輛飛馳而來的特別快車。如果跳上了就飛馳向前,從此走在世界前列,如果沒有抓住,摔下來就粉身碎骨。」
然而,針對建造正負電子對撞機的方案,中國科學院學部主席團在研究時認為正負電子對撞機技術難度很大,建議以後再說。
為此,在熱心於中美高能物理合作的李政道教授的強烈建議下,中國科學院黨組書記李昌和副院長錢三強李昌給中央寫了一份緊急報告,「請求中央批准我們12月5日上報的正負電子對撞機方案,繼續執行中美高能物理合作協議。」
鄧小平和李政道
鄧小平同志22日當天就批示,「這項工程已進行到這個程度,不宜中斷,他們所提方針,比較切實可行,我贊成加以批准,不再猶豫。」
25日中午,鄧小平會見李政道。李昌、姚依林等人也在場。鄧小平對李昌說:「要堅持,下決心,不要再猶豫了。」在談到工程進度和經費時,他對姚依林說:「五年為期,經費要放寬一些,不要再猶豫不決了,這個益處是很大的。」
小平同志的三個「不再猶豫」,定了北京正負電子對撞機建設的乾坤。
1984年10月7日,北京正負電子對撞機工程破土動工時,鄧小平等黨和國家領導人親自為工程奠基。
李政道陪同鄧小平視察北京正負電子對撞機
1988年10月24日,鄧小平到中國科學院高能物理研究所視察,慶祝北京正負電子對撞機首次對撞成功。他首先聽取了時任中科院院長周光召的彙報,然後在李政道教授的陪同下參觀了北京正負電子對撞機國家實驗室,並作了重要講話。
「任何時候,中國都必須發展自己的高科技,在世界高科技領域佔有一席之地。如果60年代中國沒有研製出原子彈、氫彈,衛星上天,我們就不會有今天這樣的國際地位。高科技的發展和成就,反映了一個國家和民族的能力,也是一個國家興旺發達的標誌。」
摞了一尺高的預算表
項目建成了,但這只是萬里長征開始第一步,各方針對建造第一台正負電子對撞機的質問和壓力依舊很大。首先是造價問題,由於負責高能加速器的建造任務的「八七工程」下馬,使得預製經費僅剩餘1.2億元,只能進行較小規模的高能建設。其中玉泉路基地已用去幾千萬元,剩下的約9千萬就是科學家們能夠投資項目的限額。
當時,國外一台正負電子對撞機SPEAR造價不到2千萬美元,國情不同,中國的造價應是多少?對撞機建造總設計師謝家麟的辦公桌上,堆著約一尺高的預算表。從技術方案到工藝路線和使用器材,逐項調查落實。最後發現,不同做法,在同樣可以保證質量的前提下,在投資上可能形成巨大的差異。
就這樣,經過許多調查、分析、說服、辯論的工作,最後9千萬元預算終於成為大家可接受的數字了。
謝家麟事後回憶:「現在看來,截至1988年11月建成後一個月為止,譜儀及電子學共用2940萬元,直線用2650萬元,儲存環及輸運線共用3010萬元,合計8680萬元,可見當時的估價還是相當準確的了。」
其次是技術問題,面對「一窮二白」的科研條件和從零開始的困難,謝家麟確定了北京正負電子對撞機高能物理和同步輻射「一機兩用」的方案,既為高能物理研究提供實驗裝置,又開創了我國同步輻射的應用研究。
正負電子直線加速器、儲存環、譜儀、同步輻射、束測束控、電子學、數據採集與處理的計算機系統、技安等種種方面,每一個系統都需要解決許多過去沒有接觸過的技術難題。但高能所高水平的科技隊伍的努力,行政管理人員的配合和技術嫻熟的工人的支援,使得正負電子對撞機的建造得以一步步實現。
1986年8月,謝家麟為高能所研製的對撞機上第一塊聚焦磁鐵釘上標牌
在建造期間,所有人都眾志成城,忘我地投入到工作中,曾有一位中年技術骨幹,因為所在的實驗室夏天西晒,室溫很高,他在那裡長時間調試設備因受熱而突然昏倒。謝老讓他去休息,但過一會兒去看,發現他已經重新埋頭工作了。這件事使謝家麟深受感動。
BEPC自1981年落實方案開始籌建以來,經過了兩千多個日日夜夜,終於在1988年10月16日首次實現正負電子對撞,安裝在加速器上的大型探測器——北京譜儀也觀測到了粒子信號,標誌著對撞機的勝利建成。
1989年發行的紀念郵票
國際上最先進的雙環對撞機之一
隨著技術進步和快速迭代,為了繼續保持中國在世界高能物理領域的領先地位,國家決定對BEPC進行改造。
2004年初,北京正負電子對撞機重大改造工程(BEPCⅡ)正式上馬,耗資6.4億元,為期5年的大科學裝置改造工程將分3個階段完成。
科研人員根據「一機兩用」的設計原則,採用了獨特的三環結構,以滿足科學目標的需求。經過4年多的努力,對撞機完成改造工程建設任務,進入最後的總調和試運行階段,實現了高流強和高亮度的對撞。
北京正負電子對撞機的大型探測系統
2009年7月,北京正負電子對撞機重大改造工程通過國家竣工驗收,按指標、按計劃、按預算、高質量地完成了各項建設任務,是我國大科學工程建設的一個成功範例。
該工程的建成,將我國對撞機和譜儀技術推進到國際前沿,是我國高能物理髮展的又一個重大的里程碑。改造後的北京正負電子對撞機將在世界同類型大科學裝置中繼續保持領先地位,成為國際上最先進的雙環對撞機之一。
直線分總體(圖片來源:BEPC官網)
儲存環分總體(圖片來源:BEPC官網)
探測器分總體(圖片來源:BEPC官網)
公共設施分總體(圖片來源:BEPC官網)
同步輻射分總體(圖片來源:BEPC官網)
現在看來,當年的科研人員不僅跳上了這輛飛馳而來的特別快車,而且開得更快。自1988年10月北京正負電子對撞機實現對撞的那一刻起,中國就進入了高能物理實驗研究的科技先進國家之列,我國幾代物理學家的夢想終於實現。
參考資料:
《李政道力推北京正負電子對撞機》摘自《北京文摘》第55期文章
《關於北京正負電子對撞機方案、設計、預研和建造的回憶片段》謝家麟,出自《「中國高能物理髮展中的葉銘漢」學術報告會論文集》2005年
《北京正負電子對撞機:對撞之後 收穫碩果》中國科學報 沈春蕾
《共和國科技檔案》2009年 浙江科學技術出版社
成績多看點
北京正負電子對撞機的成就
1992年,輕子質量測量的精確結果糾正了過去的實驗偏差,並把精度提高了10倍。證實了輕子普適性院里,被國際上評價為當年最重要的高能物理實驗成果之一。
1999年,對20億-50億電子伏特能區的強子截面進行了測量,將過去世界平均值的精度從15%-20%提高到6.6%,將Higgs粒子質量從610億電子伏特改變到900億電子伏特,解決了標準模型與實驗結果的一個矛盾,得到了國際高能物理界的高度讚揚。
2005年,發現了X1835等新型粒子,開闢了一個國際前沿研究熱點領域,將在多夸克態尋找和研究等方面作出重要貢獻。
2014年11月,北京正負電子對撞機的調束和運行人員在新一輪的機器研究中,不斷創造了對撞亮度的新高,超越原先的8.0×1032cm-2s-1,達到了8.04×1032cm-2s-1。
2017年1月9日,在北京舉行的國家科學技術獎勵大會上,《北京正負電子對撞機重大改造工程》榮獲國家科技進步一等獎,在人民大會堂受到黨和國家領導人的隆重表彰。
來源:科技日報 文中圖片除註明外均來自網路
文字整理:岳靚
編輯:劉義陽
審核:管晶晶
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