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北京谱仪投入运行30周年
【中国科学报】“中国高能物理,从来不曾容易过”
2019-09-09|文章来源:中国科学报 倪思洁 |【
 

第一代北京谱仪

第二代北京谱仪

第三代北京谱仪 中科院高能物理研究所供图

  30年前,北京谱仪正式投入运行,我国第一个大科学装置——北京正负电子对撞机从此睁开“眼睛”。投入运行后的北京谱仪,让中国首次成为国际科技合作的主导者。

  9月5日,北京谱仪物理30周年专题研讨会上,北京正负电子对撞机与北京谱仪曾经的力推者、诺贝尔物理学奖获得者、著名美籍华裔物理学家李政道向中国科学院高能物理研究所(以下简称高能物理所)和北京谱仪国际合作组发来贺信:

  “北京谱仪在τ物理、粲物理、强子物理等方面取得了世界瞩目的成果,使中国在世界高能物理领域占有了一席之地。祝愿高能所及北京谱仪国际合作组取得更多一流成果,为进一步提升祖国在世界高能物理领域的地位贡献力量,为世界科技发展做出更大的贡献。”

  寻求合作的美国人

  1989年,在克服了经费紧张、工业落后、经验缺乏等困难之后,北京谱仪投入运行。“中国北京的对撞机开始运行了”,世界高能物理学界将目光投向了中国。

  1990年2月至3月间,在美国斯坦福直线加速器中心工作的Walter Toki教授来到高能物理所,高能物理所前所长、时任副所长郑志鹏接待了他。

  “我和我的同事们对北京谱仪物理非常感兴趣,希望能够与中国合作。”Toki说。

  Toki并不是第一个表达合作意愿的美国人。早在1988年北京正负电子对撞机建设之时,李政道和美国斯坦福直线加速器中心教授Wolfgang K.H. Panofsky就曾向中科院时任院长周光召及高能物理所时任所长叶铭汉提出过合作建议。

  Toki当然也不是最后一个表达合作意愿的美国人。1990年夏天,在一次召开于新加坡的高能物理大会上,郑志鹏向世界高能物理学家介绍了北京谱仪的新进展。会上,美国斯坦福直线加速器中心时任主任Burton Richter教授告诉郑志鹏,斯坦福直线加速器中心和美国其他机构的物理学家对北京谱仪非常感兴趣,不知道是否有可能由此开展中美科技合作。

  “北京正负电子对撞机的建设过程中,我们得到了美国科学家的帮助。北京谱仪运行之后,很多数据分析工作我们也需要向美国学习。”郑志鹏告诉《中国科学报》,正是由于这两点原因,北京谱仪向合作寻求者敞开了大门。

  最终,1990年12月,Richter与高能物理所时任所长方守贤签署了“高能物理所与美国直线加速器中心合作备忘录”。北京谱仪由此成为第一个由我国主导的国际合作组实验。

  从2个国家到15个国家

  这些美国科学家的选择不是盲目的。“北京正负电子对撞机的对撞能量在当时不是最高的,但北京谱仪却是在一个非常特殊和重要的能区工作。”郑志鹏说。

  事实证明,美国科学家当时的选择没有错。精确测量τ轻子质量、精确测量2-5Gev能区正负电子湮没产生强子反应截面(R值)、精确测量粲粒子弱衰变、发现X(1835)等新粒子、发现四夸克物质Zc(3900)……每一个都是国际高能物理领域无人不知的重大成果。

  这些成果让更多人看到了北京谱仪的价值。郑志鹏回忆,刚开始,合作组里有70位来自高能物理所、中国科学技术大学、北京大学、清华大学等机构的中国物理学家,20多位来自美国斯坦福直线加速器中心、加州理工大学、麻省理工学院等10多家机构的科学家。后来美国科学家慢慢增加到150人。而30年后的今天,北京谱仪国际合作组的科学家增加到500多位,从原先中美两国增加到15个国家和地区。

  “我们的国际合作形式还在继续发展,今年夏天有5个新的研究单位加入合作组,波兰等国家也在考虑加入。他们希望自己国家的高能物理研究可以借助我们的平台逐渐起步。”北京谱仪III国际合作组发言人苑长征说。

  更长远的规划

  回望历史,北京谱仪为中国高能物理留下了很多成果,由北京谱仪开启的国际科技合作也为中国科技发展积累了宝贵经验。

  “北京正负电子对撞机和北京谱仪的研制,推动了中国高能物理的发展,培养了一批既懂科学技术又拥有工程实践能力的人才。更重要的是,它通过国际合作,使我国的科研组织形式、管理体系、理念文化发生了深刻变化,这种影响力是溢出北京谱仪本身的。”高能物理所所长、中国科学院院士王贻芳说。

  过去30年里,电子学器件等设备的老化、技术的更新、新想法的出现,推动着北京谱仪进行了两次更新换代。北京谱仪的科学家们也正在酝酿新一轮升级改造。他们预计,升级后的北京谱仪III还能够继续工作5到10年。

  但10年以后呢?在王贻芳看来,要让中国高能物理能够长久地立足于世界舞台中央,实现李政道先生期望的“提升祖国在世界高能物理领域的地位”,还需要比局部升级更长远的规划——大型环形正负电子对撞机(CEPC)。

  对于这一广受争议的项目,王贻芳说:“中国高能物理的发展从来不曾容易过。曾经,北京正负电子对撞机项目经历了起起落落,国外一些华人科学家甚至联名写信反对。但今天北京谱仪的成就证明了当初国家领导人的决策是正确的。”

  30年前,备受争议的北京正负电子对撞机,因为中国对外开放和寻求国际合作的需求而尘埃落定。30年后的今天,同样备受争议的CEPC不知会有怎样的结局。“当初中国面临的是开不开放的问题,今天中国面临的是开放程度多少的问题,在目前的大环境下,中国仍然可以借助科学走向国际。”王贻芳说。这一想法在与北京谱仪合作了30年的夏威夷大学教授Fred Harris那里得到印证。“北京谱仪经历了不同凡响的30年。30年里,中国发生了很多变化,中美关系也发生了很多变化。今天,中美科技合作应该继续下去。”

  (原载于《中国科学报》 2019-09-09 第1版 要闻


 
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