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改革开放的春风催生了中国的高能物理事业
发布时间:2018-11-08 来源:高能物理研究所 郑志鹏 蒙巍 【字号:  

  北京正负电子对撞机建造成功至今正好三十年。中国实行改革开放洽值四十年。四十年前,文革结束,改革开放开始,科技工作者迎来了盼望已久的春天。改革开放的春风吹遍了祖国大地,也催生了中国的高能物理事业。没有改革开放,就没有北京正负电子对撞机(以下简称对撞机),就没有中国高能物理蓬勃发展的今天。抚今追昔,回顾一下历史,在改革开放之初,中国高能物理的命运是怎样被决定的?在众多大科学工程项目中为什么选择了对撞机?这个选择是正确的吗?三十年后的今天再回答这个问题,还是颇有意义的。

  艰难的起步

  高能物理又称粒子物理,是上世纪四十年代中发展起来的一个物理学科,是研究组成物质的最基本的粒子的结构及其相互作用以及研究时间、空间及其对称规律的学科。因为其研究内容涉及物理的基本规律,又加上在其发展过程中对基本原理的突破以及技术对社会推动的影响,几十年来受到科学界的重视和青睐。数十年来,与粒子物理有关的诺贝尔物理奖获得者就有34位,在所有的物理学科中名列前茅。粒子物理的进展也深深地影响其他学科的进展。

20世纪60年代,在杜布纳联合核子研究所工作的中国学者

  中国的高能物理是从1956年中国物理学者加入苏联杜布纳联合核子中心开始的。该中心是以苏联为主,有包括中国在内的多个社会主义国家参与的研究机构。中国作为会员国需缴纳巨额的会员费(每年约合人民币1800万元)。 杜布纳联合核子中心有一台10GeV的质子同步加速器,中国学者在其上进行研究,获得了一些物理成果,培养了物理队伍。1957年王淦昌领导的小组在这台加速器上取得了“发现了反西格玛负超子”的成果。但好景不长,由于中苏关系破裂,1965年中国退出了杜布纳联合核子研究所。

  这时,赵忠尧等科学家向上级部门提出,这正是一个发展中国高能物理的机会,可以将每年上交给苏联联合核子研究中心的钱省出来建造自己的实验基地。这个建议得到了中国高能物理界的积极响应。但迟迟得不到落实,建造方案几度筹划,几度夭折。

  决策建设北京正负电子对撞机

  一直等到文革结束,科学春天来临了,中国的高能物理才有了希望。在高能物理学者的不断建议和推动下,中央同意在北京建造一台50GeV质子同步加速器的方案。可是到了1980年底,正遇到国民经济计划调整,考虑到该方案耗资太大(大约七亿元人民币),又加上对该方案争议较大,因而国家决定该工程下马。这给热情正高的高能物理学者当头泼了一盆冷水。

  正当大家不知所措时,李政道和潘诺夫斯基等美国科学家建议是否换成2×2.2GeV的正负电子对撞机的方案,既省钱,只有质子加速器的三分之一,可开展的物理课题又要丰富得多。希望以此方案争取保住高能实验基地。朱洪元和谢家麟先生专程到美国考察后认同此方案。他们回国后向同事们介绍此方案,引起了高能物理界的热烈讨论。在讨论中有的赞成电子方案,也有的赞成质子方案。但最后,电子方案占了上风。经过自下而上、自上而下的过程,意见逐渐取得共识,但要得到政府的认可,还差得多。

  在关键时刻,李政道利用邓小平接见的机会详细阐述了中国建造高能实验基地的必要性和正负电子对撞机方案的优势所在。邓小平在听取李政道意见及综合之前听取的各方面意见后,一槌定音:高能实验基地不能下马,要上正负电子对撞机工程方案。1983年对撞机工程正式立项。1984年10月邓小平和其他国家领导人参加了对撞机工程奠基仪式,并亲自为基石题词。针对当时对撞机建设是否“超前”的争议,他对在场的中外科学家坚定地说:“我相信,这件事不会错。”

邓小平为北京正负电子对撞机工程奠基

  自此以后,小平同志一直关怀对撞机工程建设,指派了得力的对撞机领导小组,时刻关心工程的进展。经过全体参与建设者的努力拼搏,在全国有关部门的大力支援下,在以李政道为首的美国科学家的热情帮助下,对撞机工程用了四年的时间建造成功。1988年10月16日实现了正负电子对撞,北京谱仪首次捕捉到了正负电子散射信号,对撞机中央控制室里一片欢腾。到北京参加中美高能物理联合会议的美方科学家也见证了这一激动人心的时刻。仅仅四年,对撞机就从无到有建造成功,可以说是一个奇迹。《人民日报》在报道这一成就时称:“这是我国继原子弹、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”。

  中国必须发展自己的高科技

  10月24日,邓小平和其他国家领导人视察北京正负电子对撞机工程。小平同志在李政道先生的陪同下兴奋地参观了对撞机和谱仪,之后到会议室接见工程建设人员代表,并发表重要讲话。讲话前,小平同志接见了谢家麟、叶铭汉、方守贤、陈森玉等十位代表。很荣幸作者之一(郑志鹏)也在其中。小平同志和大家一一握手,以浓重的四川口音询问每位是负责工程哪一部分的,是什么地方人,毕业于何所大学。大家都一一作答。他笑容可掬,精力充沛,身体硬朗,根本看不出已是84岁高龄的人。

邓小平参观北京正负电子对撞机

  然后,小平同志开始讲话。他首先感谢全体工程人员成功建成了对撞机,这是一个高科技的标志。他回顾当初为什么决定建造对撞机,说:“有一位欧洲朋友,是位科学家,向我提了一个问题:你们目前经济并不发达,为什么要搞这个东西?我就回答他,这是从长远发展的利益着眼,不能只看到眼前。”

  他接着说:”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。如果六十年代以来中国没有原子弹、氢弹,没有发射卫星,中国就不能叫有重要影响的大国,就没有现在这样的国际地位。这些东西反映一个民族的能力,也是一个民族、一个国家兴旺发达的标志。现在世界的发展,特别是高科技领域的发展一日千里,中国不能安于落后,必须一开始就参与这个领域的发展。搞这个工程就是这个意思。还有其他一些重大项目,中国也不能不参与,尽管穷。因为你不参与,不加入发展的行列,差距越来越大。现在我们有些方面落后,但不是一切都落后。这个工程本身也证明了这一点。”

邓小平在视察北京正负电子对撞机后发表讲话

  我们静静地聆听小平同志的谈话,领会了他说的在中国必须发展高科技并在世界占有一席之地的雄心壮志。他创造性地提出“科学技术是第一生产力”的理论,成为改革开放的指导方针之一,并努力让这一方针在中国付诸实践。听众都体会到他把中国高能物理基地的建设视为向世界高科技领域进军的一个桥头堡。我们听后深受鼓舞,感谢小平同志把这样好的机遇交给了我们。同时也受到鞭策,决心努力把对撞机工程运行好,产出高水平的成果,培养一流的科技人才,决不辜负小平同志的期望。

  中国高能物理新时代到来

  三十年来,奋斗在高能战线上的科技工作者不忘小平同志的嘱托,牢记在世界高科技领域占有一席之地的目标,踏实工作,努力拼搏,依托北京正负电子对撞机产出了一批国际一流水平的物理成果,已在国际高能τ-粲能区占有领先地位。在其上所做的τ轻子质量测量,R值测量,X(1835)粒子和Zc(3900)系列新粒子的发现以及Λc粒子衰变分支比的绝对测量等创新成果,已记入粒子数据表,成为为数不多的对国际高能物理发展有重要影响的实验成果。如今,大凡国际上召开的重要高能物理会议都少不了邀请北京谱仪实验的代表做特邀报告。北京正负电子对撞机上的高亮度,以及北京谱仪上获得的丰硕成果,使得它已成为目前世界上最重要的τ-粲物理实验基地,成为国际上著名的高能物理实验基地之一。

  更重要的是,在这个实验基地上培养了大批高水平的加速器和实验物理人才,形成了一支年龄结构合理、专业学科布局全面、朝气蓬勃、奋发进取的科技队伍。这支队伍在后来的上海光源、散裂中子源等加速器设施的建设中,在我国科学家主导的物理实验中以及参与国际大型粒子物理实验的合作中,都大放异彩,科技创新能力已得到国际同行的高度评价,许多学术带头人的科学活动受到国际科学界的高度关注。

  在这个实验基地的基础上,在粒子物理、粒子天体物理和加速器领域又不断生长出新的果实,如大亚湾实验发现新的中微子振荡模式,下一代“江门中微子实验”建设;“慧眼”卫星成功发射,在双中子星并合产生引力波及电磁对应体事件的观测中做出重要贡献;散裂中子源的成功建造,并投入运行,支撑用户迅速取得首批高质量研究成果;高海拔宇宙线观测站、阿里原初引力波探测实验开工建设;世界上亮度最高的高能同步辐射光源完成预研,即将在怀柔科学城动工,等等。特别是,2012年7月欧洲核子中心宣布大型强子对撞机(LHC)上发现了希格斯粒子后,我国高能物理学家迅速抓住机遇,提出建设大型环形正负电子对撞机(CEPC),其核心物理目标是希格斯粒子、电弱物理的精确测量以及标准模型的精确检验。目前,这个项目的概念设计和关键技术预研均取得显著进展。这一切都说明中国高能物理发展欣欣向荣,在国际高能物理界影响越来越大。

  饮水不忘挖井人,我们不会忘记改革开放给我们带来的机遇,科学的春天带来的复苏。我们要感谢小平同志的远见卓识,选择了高能物理。感谢三十年来奋斗在高能战线上的几代人,他们用自己的行动说明:我们是可以信赖的,我们没有辜负小平同志和时代的期望。

(责任编辑:程博)
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