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[物理]小粒子为中国“撞”出世界领先！


鸟瞰玉泉路 ， 一座外型像一只羽毛球拍的建筑 ， 藏身在一片静谧的灰色楼房后 ， 它正是我国第一台大科学装置——北京正负电子对撞机（BEPC） 。 它所在的“北京正负电子对撞机国家实验室”在2019年被命名为全国爱国主义教育示范基地 。
或许你对北京正负电子对撞机不太了解 ， 但它的提出、建成、升级 ， 每一个过程都代表着我国高能物理的发展 ， 它见证了我国在粲物理领域达到国际领先的地位 。

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命运多舛的中国加速器
到底是什么是对撞机？这个坐落在地下的庞然大物到底是做什么的？科学家用它发现了什么？
简单来说 ， 世界是由一些基本粒子组成的 ， 最常见的粒子“抓捕”工具就是加速器和对撞机 。 科学家们用加速器把某种粒子加速到接近光速 ， 轰击一个固定的靶位 ， 当加速的粒子与靶位上的粒子发生“对撞”（即相互作用） ， 就有可能发现新的基本粒子 。 用这种方式 ， 科学家们便可探索微观世界的奥秘 。
而这也是全世界物理学家共同的追求 ， 谁先发现新物理、新现象和新粒子 ， 谁便是最大的赢家 。
在20世纪50年代 ， 美、苏、欧等少数工业发达的国家和地区开始大力筹建高能加速器 。 而中国在这个领域 ， 仍是一片空白 。 一个“建立中国自己的加速器和对撞机”的想法由此被提出 。
然而从一个想法 ， 到真正建成北京正负电子对撞机 ， 我国加速器的建成经历了颇为波折的命运 。

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北京正负电子对撞机的储存环分总体
在苏联专家的指导下 ， 在1958年 ， 中国就已设计出了20亿电子伏电子同步加速器 ， 但当时这一设计因“保守落后”被否 。 1960年5月 ， 中国科学家完成了螺旋线回旋加速器的初步设计方案 ， 又因经济困难被取消……
“从一九五六年起 ， 高能物理工作 ， 五起五落……高能物理实验几乎一片空白 ， 高能物理研究则全是依靠外国的实验数据……”1972年9月 ， 18位科学家联名上书中央后 ， 国务院批准了“七五三”工程 ， 计划10年内建造一台400亿电子伏质子同步加速器 ， 然而计划却再度搁浅 。
终于 ， 在1981年12月 ， 邓小平批示：“这项工程已进行到这个程度 ， 不宜中断 ， 我赞成加以批准 ， 不再犹豫 。 ”就这样 ， 北京正负电子对撞机终于提上了议事日程 。 1983年4月 ， 经国务院批准 ， 北京正负电子对撞机方案上马 ， 计划4年完成 。 12月 ， 党中央、国务院将其列入国家重点工程项目 ， 代号8312工程 。

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20世纪80年代 ， 建设中的北京正负电子对撞机
成功运行助中国走上世界舞台
汇集全国力量 ， 北京正负电子对撞机开工了 。 随着磁铁、高频机、调速管、调制器等高难度专用设备试制成功 ， 所有人对其建成更有信心 。 但依然存在很多问题 ， 能否按期完成？建成后能否达到预期目标？能否实现稳定运行？
所有人的疑问和焦虑 ， 都在1988年10月16日得到了完美的答案 。 北京正负电子对撞机在这天首次实现正负电子对撞 ， 成功达到设计预期亮度（指对撞机主要性能） ， 成为当时J/Ψ粒子能区（粒子能量的区域）性能最好的加速器 。
凭借这座占地5万平方米的“大羽毛球拍” ， 我国高能物理走上世界舞台 。 而北京正负电子对撞机BEPC并不是没有竞争对手 ， 2000年美国康奈尔大学正负电子对撞机CESR降能至粲物理能区 ， 并且提出了改造方案——要比BEPC设计亮度还要高的CESRc 。
中国接受挑战 ， 2004年至2009年 ， 北京正负电子对撞机的重大改造工程（BEPCⅡ）启动实施并顺利完成 。 建成后的BEPCII ， 亮度为CESRs的14倍以上 ， 成为国际上最先进的双环对撞机之一 。 BEPCⅡ的成功使中国高能物理在加速器和探测器技术上又实现了跨越式发展 ， 继续保持中国在粲物理方面的国际领先优势 。


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