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北京譜儀投入運行30周年
【中國科學報】“中國高能物理,從來不曾容易過”
2019-09-09|文章來源:中國科學報 倪思潔 |【
 

第一代北京譜儀

第二代北京譜儀

第三代北京譜儀 中科院高能物理研究所供圖

  30年前,北京譜儀正式投入運行,我國第一個大科學裝置——北京正負電子對撞機從此睜開“眼睛”。投入運行后的北京譜儀,讓中國首次成為國際科技合作的主導者。

  9月5日,北京譜儀物理30周年專題研討會上,北京正負電子對撞機與北京譜儀曾經的力推者、諾貝爾物理學獎獲得者、著名美籍華裔物理學家李政道向中國科學院高能物理研究所(以下簡稱高能物理所)和北京譜儀國際合作組發來賀信:

  “北京譜儀在τ物理、粲物理、強子物理等方面取得了世界矚目的成果,使中國在世界高能物理領域占有了一席之地。祝愿高能所及北京譜儀國際合作組取得更多一流成果,為進一步提升祖國在世界高能物理領域的地位貢獻力量,為世界科技發展做出更大的貢獻。”

  尋求合作的美國人

  1989年,在克服了經費緊張、工業落后、經驗缺乏等困難之后,北京譜儀投入運行。“中國北京的對撞機開始運行了”,世界高能物理學界將目光投向了中國。

  1990年2月至3月間,在美國斯坦福直線加速器中心工作的Walter Toki教授來到高能物理所,高能物理所前所長、時任副所長鄭志鵬接待了他。

  “我和我的同事們對北京譜儀物理非常感興趣,希望能夠與中國合作。”Toki說。

  Toki并不是第一個表達合作意愿的美國人。早在1988年北京正負電子對撞機建設之時,李政道和美國斯坦福直線加速器中心教授Wolfgang K.H. Panofsky就曾向中科院時任院長周光召及高能物理所時任所長葉銘漢提出過合作建議。

  Toki當然也不是最后一個表達合作意愿的美國人。1990年夏天,在一次召開于新加坡的高能物理大會上,鄭志鵬向世界高能物理學家介紹了北京譜儀的新進展。會上,美國斯坦福直線加速器中心時任主任Burton Richter教授告訴鄭志鵬,斯坦福直線加速器中心和美國其他機構的物理學家對北京譜儀非常感興趣,不知道是否有可能由此開展中美科技合作。

  “北京正負電子對撞機的建設過程中,我們得到了美國科學家的幫助。北京譜儀運行之后,很多數據分析工作我們也需要向美國學習。”鄭志鵬告訴《中國科學報》,正是由于這兩點原因,北京譜儀向合作尋求者敞開了大門。

  最終,1990年12月,Richter與高能物理所時任所長方守賢簽署了“高能物理所與美國直線加速器中心合作備忘錄”。北京譜儀由此成為第一個由我國主導的國際合作組實驗。

  從2個國家到15個國家

  這些美國科學家的選擇不是盲目的。“北京正負電子對撞機的對撞能量在當時不是最高的,但北京譜儀卻是在一個非常特殊和重要的能區工作。”鄭志鵬說。

  事實證明,美國科學家當時的選擇沒有錯。精確測量τ輕子質量、精確測量2-5Gev能區正負電子湮沒產生強子反應截面(R值)、精確測量粲粒子弱衰變、發現X(1835)等新粒子、發現四夸克物質Zc(3900)……每一個都是國際高能物理領域無人不知的重大成果。

  這些成果讓更多人看到了北京譜儀的價值。鄭志鵬回憶,剛開始,合作組里有70位來自高能物理所、中國科學技術大學、北京大學、清華大學等機構的中國物理學家,20多位來自美國斯坦福直線加速器中心、加州理工大學、麻省理工學院等10多家機構的科學家。后來美國科學家慢慢增加到150人。而30年后的今天,北京譜儀國際合作組的科學家增加到500多位,從原先中美兩國增加到15個國家和地區。

  “我們的國際合作形式還在繼續發展,今年夏天有5個新的研究單位加入合作組,波蘭等國家也在考慮加入。他們希望自己國家的高能物理研究可以借助我們的平臺逐漸起步。”北京譜儀III國際合作組發言人苑長征說。

  更長遠的規劃

  回望歷史,北京譜儀為中國高能物理留下了很多成果,由北京譜儀開啟的國際科技合作也為中國科技發展積累了寶貴經驗。

  “北京正負電子對撞機和北京譜儀的研制,推動了中國高能物理的發展,培養了一批既懂科學技術又擁有工程實踐能力的人才。更重要的是,它通過國際合作,使我國的科研組織形式、管理體系、理念文化發生了深刻變化,這種影響力是溢出北京譜儀本身的。”高能物理所所長、中國科學院院士王貽芳說。

  過去30年里,電子學器件等設備的老化、技術的更新、新想法的出現,推動著北京譜儀進行了兩次更新換代。北京譜儀的科學家們也正在醞釀新一輪升級改造。他們預計,升級后的北京譜儀III還能夠繼續工作5到10年。

  但10年以后呢?在王貽芳看來,要讓中國高能物理能夠長久地立足于世界舞臺中央,實現李政道先生期望的“提升祖國在世界高能物理領域的地位”,還需要比局部升級更長遠的規劃——大型環形正負電子對撞機(CEPC)。

  對于這一廣受爭議的項目,王貽芳說:“中國高能物理的發展從來不曾容易過。曾經,北京正負電子對撞機項目經歷了起起落落,國外一些華人科學家甚至聯名寫信反對。但今天北京譜儀的成就證明了當初國家領導人的決策是正確的。”

  30年前,備受爭議的北京正負電子對撞機,因為中國對外開放和尋求國際合作的需求而塵埃落定。30年后的今天,同樣備受爭議的CEPC不知會有怎樣的結局。“當初中國面臨的是開不開放的問題,今天中國面臨的是開放程度多少的問題,在目前的大環境下,中國仍然可以借助科學走向國際。”王貽芳說。這一想法在與北京譜儀合作了30年的夏威夷大學教授Fred Harris那里得到印證。“北京譜儀經歷了不同凡響的30年。30年里,中國發生了很多變化,中美關系也發生了很多變化。今天,中美科技合作應該繼續下去。”

  (原載于《中國科學報》 2019-09-09 第1版 要聞


 
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