北京熙熙攘攘的玉泉路北側(cè)，在十幾米深的地下，藏著一門高速運轉(zhuǎn)的“超級粒子大炮”，它被看作揭開宇宙誕生奧秘的金鑰匙，是世界八大高能物理加速器之一。它從無到有、從弱到強的歷程凝聚著幾代中國領(lǐng)導(dǎo)人、上千物理學(xué)家、上萬工作人員的心血和科技強國的不熄夢想。

　　直到今天，國家博物館里還放著一份周恩來總理1972年9月給18位物理學(xué)家報告的批示，這份批示，開啟了中國現(xiàn)代高能物理的新時代。

　　1972年8月，文革還沒有結(jié)束，張文裕、朱光亞等18位物理學(xué)家給周總理寫了一份關(guān)于建設(shè)中國高能加速器實驗基地的報告。周總理在批示中說：“這件事不能再延遲了。科學(xué)院必須把基礎(chǔ)科學(xué)和理論研究抓起來，同時又要把理論研究與科學(xué)實驗結(jié)合起來。高能物理研究和高能加速器的預(yù)制研究，應(yīng)該成為科學(xué)院要抓的主要項目之一。”

　　第二年，中科院高能物理研究所成立。36年后，北京熙熙攘攘的玉泉路北側(cè)，在十幾米深的地下，藏著一門高速運轉(zhuǎn)的“超級粒子大炮”，它被看作揭開宇宙誕生奧秘的金鑰匙，是世界八大高能物理加速器之一。它從無到有、從弱到強的歷程凝聚著幾代中國領(lǐng)導(dǎo)人、上千物理學(xué)家、上萬工作人員的心血和科技強國的不熄夢想。

　　80年代 北京正負電子對撞機之夢終于實現(xiàn)

　　“那是一段充滿激情的歲月。”窗外，高能所綠意盎然；窗內(nèi)，記憶把77歲的方守賢帶回從籌備到建成電子對撞機的崢嶸歲月里來。白發(fā)已多于黑發(fā)、畢生獻給高能物理事業(yè)的方守賢院士，曾任正負電子對撞機工程經(jīng)理、高能所所長。

　　“1956年，在錢三強的支持下，王淦昌帶領(lǐng)著10多名科學(xué)家前往蘇聯(lián)聯(lián)合原子核研究所學(xué)習(xí)高能加速器。”前一年從復(fù)旦大學(xué)畢業(yè)的方守賢說自己幸運地成為其中一員，“1965年時，中國和蘇聯(lián)關(guān)系破裂，我們從蘇聯(lián)回到祖國，聶榮臻和錢三強等經(jīng)過多次討論，最終決定建立自己的高能物理基地。”然而文革的開始使這一計劃停滯下來。

　　“50年代，毛主席就明確提出物質(zhì)無限可分的思想，因此，我們從來沒有停止高能物理的研究。1975年，周恩來總理、鄧小平同志批示了余秋里‘關(guān)于高能加速器預(yù)制研究和建造問題的報告’，報告中提出，準備在十年內(nèi)，研造一座質(zhì)子環(huán)形加速器。但因種種原因，預(yù)制工作還是擱淺了。”從蘇聯(lián)回來一刻都沒有忘記建設(shè)加速器的方守賢感慨萬千，“當時國家實力有限，冒進思想突出，有人說要么不建，要么就建最大最好的加速器，這顯然不符合我國國情。”

　　上世紀八十年代，中央進行經(jīng)濟大調(diào)整，在李政道等國際友人的幫助下，建設(shè)符合國情的加速器被提上日程。“1981年12月22日，鄧小平當日就批準了預(yù)制對撞機方案，成立了以谷羽同志為首的四人小組，并在建設(shè)過程中，直接向鄧小平同志匯報工程進展和遇到的困難。”方守賢說，這臺裝置就是在鄧小平的關(guān)心下建成的。

　　1984年9月，國務(wù)院批準了國家計委“關(guān)于審批北京正負電子對撞機建設(shè)任務(wù)和規(guī)模的報告”，明確了“一機二用”的方針，即對撞機有高能物理實驗與同步輻射的兼用模式。批準總投資為2.4億元，引進用匯2500萬美元，總建筑面積為5.47萬平方米。工程破土動工那天，鄧小平興致勃勃地為北京正負電子對撞機動工揮鍬送出第一塊奠基土，針對當時對撞機建設(shè)是否“超前”的爭議，他對周圍人說：“我相信，這件事不會錯。”　

　　之后四年，是方守賢最為珍貴的歲月。“大家都鉚足一股勁，幾代人的夢想終于要實現(xiàn)了。上百個部門、上千名科研人員和工人不分晝夜，干勁十足，那四年，我就住在辦公室里。”方守賢說。

　　1984年，形似巨大的“羽毛球拍”，由電子注入器、儲存環(huán)、探測器、同步輻射裝置、計算中心等5個部分組成的正負電子對撞機終于按期建成投入運行，且在一年后，整機性能在國際同能區(qū)的機器中占領(lǐng)先地位。小平同志在10月24日又一次來到高能所，高興地做了“中國必須在世界高科技領(lǐng)域占有一席之地”的著名講話。

　　“國家領(lǐng)導(dǎo)人兩次親臨現(xiàn)場，關(guān)注這臺大科學(xué)裝置的建設(shè)，這是史無前例的。”方守賢感慨道。

　　這個繼“兩彈一星”后共和國最重大的科學(xué)工程，在日后為中國高能物理、工業(yè)建設(shè)等諸多領(lǐng)域做出了不可估量的貢獻，它的超前作用和意義超出了當時人們的想象。

　　90年代 電子對撞機在高科技領(lǐng)域取得突出成果

　　從上世紀90年代開始，我國科學(xué)家通過對撞機觀測到一些國內(nèi)外尚未得到過的、有價值的重大現(xiàn)象。

　　在高能所工作了30多年、現(xiàn)任高能所所長的陳和生院士說：“北京正負電子對撞機建成，奠定了中國在國際高能物理界的地位。1989年7月，這臺機器開始收集數(shù)據(jù)。‘τ輕子質(zhì)量的精確測量’被國際上評價為當年最重要的高能物理實驗成果之一，而‘2—5GeV能區(qū)的R值測量’結(jié)果，促使2002年國際粒子數(shù)據(jù)手冊將多年不變的R值圖做了重大改動，從2000年起至今，所有的高能物理會議都引用這一測量結(jié)果。2003年，李政道先生專門寫信到高能所祝賀一個新短壽命粒子的發(fā)現(xiàn)：‘這是一個十分重要的成果，也是物理學(xué)上很有意義的工作。’”

　　“雖然和西歐的加速器比，我們的是一個小加速器，但之所以取得了璀璨的成績，歸功于制定方案時，充分考慮了我國當時的國家經(jīng)濟實力、工業(yè)及科技水平；在國際友人的幫助下，吸取已建成裝置的經(jīng)驗及教訓(xùn)，確定正確的目標和能區(qū)，如同探礦時找準了富礦，找到了我們能有所作為的領(lǐng)域，這才沒有走彎路。”方守賢說。

　　正負電子對撞機不但是高能物理研究的重要裝備，它的同步輻射也為生命科學(xué)、材料科學(xué)、分子環(huán)境科學(xué)、凝聚態(tài)物理和生物醫(yī)藥等眾多學(xué)科與技術(shù)的發(fā)展，提供了一系列先進的實驗平臺。這臺裝置完成的研究成果中，獲得國家自然科學(xué)二等獎有8項，中國科學(xué)院自然科學(xué)一等獎3項、二等獎2項、杰出科技成就獎1項……

　　在實驗取得成功的同時，對撞機在國際合作、工業(yè)建設(shè)等領(lǐng)域的貢獻開始顯現(xiàn)。

　　文革后打開了大門首當其沖地便是科技合作，對撞機的建設(shè)和建成，大大促進了我國與其他國家高能物理的合作。“它被稱為改革開放后在科技合作領(lǐng)域中的又一次乒乓球外交。”方守賢說，1979年鄧小平訪美時，由方毅副總理與美國能源部部長簽訂的第一個科技合作協(xié)議中，高能物理合作是重要部分。

　　“直到北京正負電子對撞機建成并投入運行之后，中國才終于有條件進行中方為主的國際合作。1989年，對撞機投入高能物理實驗，建立了以中國科學(xué)家為主導(dǎo)的北京譜儀合作組，美國十多所大學(xué)和研究所的科學(xué)家參加合作研究。于是，我們才可能隨時掌握國際高能物理的最新動態(tài)，精準地判斷研究方向，及時啟動國際高能物理學(xué)界最關(guān)心和最急需解決的研究課題。”陳和生說。

　　“此外，中國通往互聯(lián)網(wǎng)的最早出口就在高能所，實現(xiàn)了國內(nèi)第一個計算機國際聯(lián)網(wǎng)，最早使用網(wǎng)頁來交流信息，把www網(wǎng)頁引入中國并進行推廣。在建設(shè)過程中，我們還引入了許多先進工業(yè)技術(shù)，比如電視臺發(fā)射機的速調(diào)管技術(shù)就是那時候引進的。”陳和生說。　

　　作為同步輻射裝置，對撞機在其他應(yīng)用研究領(lǐng)域也取得了驕人成果。“利用同步輻射，我國在世界上率先完成SARS病毒蛋白結(jié)構(gòu)測定。”陳和生舉例說。

　　作為人才培養(yǎng)基地，北京正負電子對撞機工程培養(yǎng)了一大批加速器與探測器領(lǐng)域的高水平專業(yè)人才和技術(shù)骨干，這在日后上海光源、散裂中子源等重大建設(shè)中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。　

　　數(shù)據(jù)顯示，從1990年開始運行到2005年改造升級的15年間，北京正負電子對撞機累計穩(wěn)定高效運行約8萬小時，其中約40%用于為北京譜儀開展高能物理實驗提供束流，25%用于為同步輻射應(yīng)用提供束流，12%用于加速器研究，總運行效率高于90%。

　　21世紀初 對撞機重大改造工程挑戰(zhàn)難度極限

　　“任何一個大科學(xué)裝置的科學(xué)壽命都大約只有8到10年。如果對撞機建成并運行一段時期后，不再進一步大幅度提高其效能，我們將失去國際競爭力。”2003年起身兼北京正負電子對撞機重大改造工程經(jīng)理的陳和生說起改造的初衷。

　　2004年初北京正負電子對撞機重大改造工程開工。這項工程投資6.4億元，為期5年。研究人員在參考國際先進的雙環(huán)方案的基礎(chǔ)上，根據(jù)“一機兩用”的設(shè)計原則大膽地進行了創(chuàng)新設(shè)計，使改造后的對撞機可成為世界上最先進的雙環(huán)對撞機之一，性能提高100倍。

　　陳和生介紹，改造中許多技術(shù)和設(shè)備國內(nèi)從未有過，而高能物理對撞機有些設(shè)備和部件的加工精度比航天、航空領(lǐng)域還要高。“比如將電子束的運動‘跑道’一分為二，國際上成功的雙環(huán)電子對撞機的周長一般在2公里以上，而北京正負電子對撞機的儲存環(huán)周長只有240米；國外成功的雙環(huán)對撞機上，正負電子對撞機對撞區(qū)的距離一般在80米左右，而北京正負電子對撞機的對撞區(qū)非常短，必須在28米內(nèi)實現(xiàn)。”

　　“我們邊建設(shè)邊提供同步輻射光，創(chuàng)造了國際先例。”陳和生說，盡管工程建設(shè)和調(diào)束的時間十分緊張，高能所仍堅持以國家需求為己任，考慮到上海同步輻射光源尚未建成，為了保證國內(nèi)廣大同步輻射用戶研究工作的需要，主動將工程建設(shè)分為三個階段。在五年的建設(shè)期間，先后向用戶提供了近一年的同步輻射專用光運行。

　　2009年5月13日凌晨，北京正負電子對撞機重大改造工程勝利達到亮度的驗收指標。85%設(shè)備由我國自主研制的北京正負電子對撞機重大改造工程圓滿完成。　

　　“世界上先后有近十臺正負電子對撞機，其中三臺工作于粲粒子能量區(qū)域，國外的兩臺因性能落后而先后關(guān)閉，BEPCII成為世界上仍在運行的五臺先進對撞機之一。”陳和生說。

　　迄今半年多的試運行表明，改造后的北京正負電子對撞機已成為粲物理能量區(qū)域國際領(lǐng)先的對撞機和高性能兼用同步輻射裝置，為國際同類型科學(xué)裝置的建設(shè)提供了一個成功的范例。

　　今年四月 上海光源大科學(xué)裝置邁上新征程

　　鑒于同步輻射的巨大作用，北京正負電子對撞機的兼用模式提供的同步輻射已不能滿足國內(nèi)急劇增長的需要。2003年底，我國決定在上海建造一臺專用的更為先進的第三代同步輻射裝置，稱為“上海光源”。它與第一、第二代光源相比，在光源亮度和穩(wěn)定性等方面都有非常大的提高，已在今年四月建成。對撞機的的技術(shù)人才儲備為它的建造奠定了扎實基礎(chǔ)。在設(shè)計及研制階段，高能所派遣了一批有經(jīng)驗的專家直接參與及指導(dǎo)，個別的還留下來成為骨干。

　　2009年4月投入運行的上海光源，能量居世界第四，性能超過同能區(qū)現(xiàn)有的第三代同步輻射光源，是目前世界上正在建造或設(shè)計中的性能最好的中能光源之一，科學(xué)壽命超過30年。

　　目前世界上已建成的第一代同步輻射光源有17臺，第二代有23臺，第三代有13臺，正在建造和設(shè)計的第三代同步輻射光源有12臺。預(yù)計到2010年前后，每天將有上萬名科學(xué)家和工程師同時使用這些同步輻射光源，從事前沿學(xué)科研究和高新技術(shù)開發(fā)。

　　在陳和生的辦公室里有幅“核子重如牛，對撞生新態(tài)”的水墨畫。這是多年前，李政道為國畫大師李可染講述重離子對撞探索宇宙奧秘后，李可染為科學(xué)奇觀深深感染，欣然落筆繪就的一幅體現(xiàn)對撞內(nèi)蘊的二牛抵角相峙圖。

　　畫中堅韌的精神，仿佛新中國百廢待興發(fā)展高能物理的那份夢想，曾經(jīng)墜落、曾經(jīng)半路停滯，卻有許多執(zhí)著的人緊握著，最終到達，走向明天。(馬愛平)

　　大事記

　　上海光源誕生記

　　1993年12月丁大釗等三位院士建議“在我國建設(shè)一臺第三代同步輻射光源”。

　　1998年3月國家計委正式批準第三代同步輻射光源——上海同步輻射裝置項目，總經(jīng)費8000萬。

　　2001年3月上海光源(SSRF)預(yù)制研究通過專家鑒定。

　　2003年7月中科院正式確定啟動SSRF立項工作。

　　2004年1月7日國務(wù)院常務(wù)會議批準項目建議書。

　　2004年6月29日上海光源工程建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組第一次會議,批準工程建設(shè)指揮部、經(jīng)理部、科技委、顧問組成立及相關(guān)人選，選定主體建筑方案，同意項目可行性研究報告上報國家發(fā)改委。

　　2004年7月26日—27日受國家發(fā)展和改革委員會委托，中國國際工程咨詢公司在北京組織專家對上海光源可行性研究報告進行了評估。

　　2004年11月15日國家發(fā)展改革委批復(fù)上海光源項目可行性研究報告。

　　2004年12月25日舉行上海光源工程開工典禮。2005年6月，在充分吸收用戶和專家的意見建議的基礎(chǔ)上，調(diào)整了首批7條光束線站的設(shè)計方案、技術(shù)指標等，并已獲工程指揮部和工程科技委的原則同意。

　　2005年9月7日35kV變電站結(jié)構(gòu)封頂。

　　2005年10月28日動力設(shè)備房結(jié)構(gòu)封頂。

　　2006年4月28日主體建筑鋼結(jié)構(gòu)吊裝合龍。

　　2006年5月22日由上海光源工程指揮部主持召開了“上海光源工程科學(xué)技術(shù)委員會第二次會議”。會議就上海光源的工程進度、建設(shè)內(nèi)容調(diào)整、投資控制和質(zhì)量控制等提出了寶貴意見和建議。

　　2006年6月22日“上海光源應(yīng)用研究研討會”在上海應(yīng)用物理所召開。

　　2006年6月22日上海光源工程加速器集成單元完成了試安裝工作(包括儲存環(huán)機械集成單元和增強器機械集成單元主體設(shè)備、隧道墻模型、儲存環(huán)前端模型、水管和電纜等)，并于23日召開“加速器集成單元工藝評估會”，來自高能物理所、近代物理所的近10位專家對設(shè)備樣機(首件)的工藝和集成單元總體工藝進行了綜合評估。

　　2006年10月15日35kV電站正式受電，開始試運行。

　　2006年10月31日上海光源在張江安裝的首個加速器設(shè)備——低溫氦氣儲存罐安裝完畢。

　　2006年11月10日150MeV電子直線加速器的支架和磁鐵系統(tǒng)的部分設(shè)備開始在直線隧道中進行安裝，標志著上海光源工程正式進入加速器設(shè)備現(xiàn)場安裝階段。

　　2006年12月22日“上海光源工程科學(xué)技術(shù)委員會第三次會議”在上海召開。

　　2009年2月26日我國自主研發(fā)的真空波蕩器吊裝入“上海光源”的儲存環(huán)，標志著我國迄今為止最大的大科學(xué)裝置——“上海光源”進入收官階段。

　　2009年4月上海光源首批建成的7條光束線向用戶開放。