成果简介

　　北京正负电子对撞机（BEPC）是我国第一台高能加速器，是20世纪80年代世界上唯一在τ轻子和粲粒子产生阈附近研究τ-粲物理的大型正负电子对撞实验装置，也是该能区迄今为止亮度最高的对撞机。北京正负电子对撞机包括电子注入器、储存环、探测器及数据处理中心、同步辐射区等四个主要组成部分，由数百种、上万台件集中了当代各种高精尖技术的专用设备组成，是高能物理研究的重大科技基础设施和研究微观物质结构的基本实验手段。北京正负电子对撞机工程领导小组以中国科学院高能物理研究所为中心，组织国务院十几个部委所属的几百个工厂、研究所、高等院校、建工部门的上万名科技人员、工人、干部和解放军，大力协同，确保了该工程保质保量、按期建成。该对撞机目前坐落于北京市石景山区玉泉路19号乙中国科学院高能物理研究所。

历史背景

　　高能物理是物理学的前沿学科，探索微观粒子的物质结构及其基本相互作用可为各门自然科学研究提供必要的基础，在物理学、化学、生物学、地学、医学、材料学等领域均有广泛的应用。高能物理的研究主要依靠高能加速器，所以要发展该学科必须建造加速器。但建设高能加速器耗资巨大，而且需要较高的科技水平和雄厚的工业基础作为支撑。20世纪50年代至80年代，由于科学技术发展水平的制约和政治经济因素的影响，我国高能加速器项目经历了“七下七上”，其中第七次被称为“八七工程”，在1978年到1980年的预制研究阶段，相关技术人员已做了大量工作。

　　1981年1月10日，邓小平对聂华桐等人的来信作出批示，要求方毅召开专家会议重新讨论高能加速器的建造方案。经调研论证，中央决定利用“八七工程”预制研究剩余的部分经费进行较小规模的高能物理建设。同年3月17日，中科院派朱洪元和谢家麟会同当时在美国访问的叶铭汉去征求美国相关专家的建议。朱洪元、谢家麟回国后，中科院数理学部与国家科委“八七工程”指挥部在北京联合召开论证会，同意建造一台2.2GeV正负电子对撞机，同时将原先建成的10MeV质子直线加速器能量扩大到35.5MeV。经多次会议讨论与论证，多数人认为，建造一台2×2.2GeV的正负电子对撞机不仅可以使我国高能物理的研究进入世界前沿，而且还可以利用电子储存环产生的同步辐射开展生物、化学、医学、材料科学、固体物理等方面的研究工作，直接为其它学科和国民经济服务。1981年底，李昌、钱三强致信中央领导，请求批准该方案。邓小平批示：“这项工程已进行到这个程度，不宜中断。他们所提方案比较切实可行，我赞成加以批准，不再犹豫。”

创新历程

　　1983年12月，党中央、国务院将北京正负电子对撞机列入国家重点工程，并成立了以中科院新技术局局长谷羽为组长，国家计委副主任张寿、国家经委副主任林宗棠、北京市副市长张百发为成员的工程领导小组，组织领导整个工程的建造实施。1984年10月7日，正负电子对撞机的建设正式破土动工。

在设计过程中，谢家麟等设计人员根据30年从事加速器研制的经验，提出了设计六原则：一是以保证高亮度为首要考虑；二是采用经过考验的先进技术；三是设计中强调简单、可靠；四是采用能达到性能指标的最经济的技术路线；五是设计中保留以后改进的余地；六是设计中保留一机多用的可能。高能加速器参数的设计决策受多种因素制约，常常是只能两害相权取其轻，两利相权取其重。如注入能量的选择就受经费分配和玉泉路地理条件的限制，不能采用最为理想的全能量注入，以维持最高的回旋束流。此外，如在储存环上为补偿探测器轴向磁场对轨道的扰动，方守贤主张在注入处增加两块磁铁，取得很好效果。吸取美国SLAC国家加速器实验室的SPEAR对撞机真空盒横向尺寸变化较大造成阻抗大而束流不稳定性阚值较低的教训，BEPC的设计注意减少横向尺寸的急剧变化，推迟不稳定性的出现，对BEPC能在亮度上超过SPEAR四倍起到了重要作用。

　　在建设质量上，工程建设者们充分认识到，质量是工程的生命线，这样一个由成千上万件设备构成的复杂系统，任何一个微小环节的问题都会影响到整个系统的运行。在质量工作会上林宗棠提出：质量是对撞机成败的根本，要把拼搏精神用在确保质量上，各单位主要领导要亲自抓质量。张百发严肃批评了存在质量问题的单位，宣布任何不合格的产品，决不许运进工程现场，对不合格产品要追究责任，严肃査处。工程领导小组进一步明确：“在质量与进度的关系上，必须坚持质量第一”、“宁肯推迟进度，也要保证质量”的方针，以确保我国第一台高能加速器整体调试能做到一次成功。

　　1984年底能量倍增器试验成功，90M电子伏特电子直线加速器出束；1985年主要设备分别交货；1986年进行安装；1987年开始总调，正电子注入储存环；1988年7月同时储存了正负电子束。1988年10月16日凌晨5点56分，我国第一座高能加速器——北京正负电子对撞机首次对撞成功。

重大意义和深远影响

　　北京正负电子对撞机的成功建成并最终达到国际先进性能指标，令中国的科学家扬眉吐气、无比喜悦，也得到了世界高能物理学界的高度评价，成为我国科技领域又一个显赫的里程碑。工程研制成功标志着我国高能物理、精密机械、电子技术进入了新的阶段，是继原子弹、氢弹、导弹、人造卫星等之后我国取得的又一伟大成就。