一等奖5篇
二等奖10篇
三等奖20篇
优秀奖25篇
特别奖若干
网络评选:2011年8月30日-9月20日
奖项公布:2011年9月21日
颁奖典礼:2011年11月
邮箱:zhengwen@cashq.ac.cn
 
心中的科学院 心中的对撞机
发表时间:2011年06月10日 作者:张闯 【字号:

  “这件事不能再延迟了”

  早在1956年,我国制定的科学发展12年远景规划中,就提出了建造一台能量为20亿电子伏特的电子同步加速器的方案,并派科学家参加了当时社会主义国家共同建立的前苏联杜布纳联合核子研究所的合作研究。上个世纪60年代,我国科学家被迫从联合所撤回,旋即决定建设我国自己的高能加速器。周恩来总理在1972年给张文裕等科学家的信中提出:“这件事不能再延迟了。科学院必须把基础研究和理论研究抓起来,同时又要把理论研究与科学实验结合起来。高能物理研究和高能加速器的预制研究,高能物理研究和高能加速器的预制研究应该成为科学院要抓的主要项目之一。高能物理研究和高能加速器的预制研究,应该成为科学院要抓的主要项目之一。”中国科学院高能物理研究所1973年在原子能研究所高能部的基础上成立,中国科学家再一次集结起来,为建设我国高能物理实验基地继续努力。“我心中的中国科学院”这一命题,使我的思绪不由得又回到那些光荣绽放的日子。

  1968年,我从清华大学工程物理系毕业后,分配到辽宁省北票矿务局工作,整整干了就是七年。在井下挖了三年煤,在矿中又教了一年体育课程,后来调到矿务局生产处当技术员。因缘巧合的是,在一次赴北京开会的行程中,我拜访了当时的工物系主任张礼教授,谈话之间,他兴奋地告诉我:周总理有批示,高能物理要上,已经把加速器专业毕业的同学推荐给了高能物理所。听到这些,我坐不住了,就急急赶到那时还在中关村的高能所,向人事处的同志述说对于中国科学院和高能加速器的向往。几个月后,我收到了高能所的调令。同期到达的,还有一批有着类似经历的年轻人——我们这些经受磨练又豪情满怀的新兵,从祖国的四面八方汇聚到中国科学院这座我们心中的科学殿堂,来到高能物理研究所,在张文裕、谢家麟、叶铭汉、方守贤等科学家的带领下,开始了建设我国高能加速器艰辛而光荣的征程。

  1978年召开的全国科学大会带来了科学的春天。第二年,小平同志访美行程中,签署了中美高能物理领域的合作协议。这个中美两国第一个科技合作协议,打开了中美两国科技合作的大门。

  那时,我还在芝加哥附近的费米加速器实验室和纽约附近的布鲁克海汶实验室(BNL)作访问学者,国内外科研水平的巨大差异极大地震撼着我们,大家都抱着“追科学”的紧迫感,如饥似渴地学习,夜以继日地工作,逐步掌握高能加速器的设计原理、研究方法和技术要点。1980年8月我完成了在BNL的访问,回国前该实验室的著名华裔科学家袁家骝教授专门组织了学术报告会,请BNL的专家就我做的加速器设计研究工作进行讨论。会后,他和吴健雄教授又邀请我到他们在纽约的寓所做客,在谈话中他们一再说:“中国这几年发展非常快,非常有希望,你们的到来加强了中美之间的合作,回去后一定要把中国自己的实验室基地建设好。”

  “我赞成加以批准,不再犹豫”

  遵照小平同志的指示,在方毅院长主持下,国内外科学家充分研究国际高能物理研究和高能加速器的发展态势,提出了在我国建造一台能量为2.22亿电子伏特的正负电子对撞机(也就是北京正负电子对撞机,以下简称对撞机)的建议。经过反复研究和科学论证,中国科学院提出了建设对撞机的计划,小平同志听取这个方案的汇报后非常高兴,明确表示:“我赞成加以批准,不再犹豫”。1983年4月,对撞机计划获国务院批准,被列为国家重点工程项目,要求在五年内建成。曾经参加过“两弹一星”组织领导工作的中科院谷羽同志、国家计委副主任张寿同志、国家经委副主任林宗棠和北京市副市长张百发等组成工程领导小组,直接对党中央、国务院负责。

  那时我已回国,立即把全副精力投入到了国内高能加速器的设计研究工作中去。经过全体科研人员夜以继日地工作了几个月,完成了对撞机的工程设计,并开展了关键设备的预制研究。1984年10月7日,小平同志等党和国家领导人来到对撞机建设工地,亲切会见了对撞机的建设人员,并亲自为对撞机工程奠基,拉开了我国第一台高能加速器建设的序幕。

  大家知道,对撞机涉及高功率微波、高性能磁铁、高稳定电源、高精密机械、超高真空、束流测量、自动控制、粒子探测、快电子学、数据在线获取和离线处理等高技术,其设计指标几乎都是当时技术的极限。中国科学院高能物理研究所和全国数百个工厂、研究所、高等院校、建筑公司的数已万计的科研人员和干部工人大力协同、顽强拼搏,在充分吸收、消化国外先进技术的同时,主要依靠我们自己的力量,严格按科学规律办事,克服重重困难,取得了一个又一个进展。小平同志在对撞机工程简报上批示说:“我们的加速器必须保证如期甚至提前完成”,给了工程建设者极大的鼓舞。在对撞机建设的一千多个日日夜夜里,我们精心设计、精心组织、精心研制、精心安装、精心调试数千台设备,在1988年5月开始束流调试。调束工作十分艰辛,用现在的话说,需要7×24的工作节奏——我们分了5个调束班,每班12小时交替,值班长都是年轻人,热情高涨但缺乏经验。12个小时的辛苦工作后,大家还常常要集中起来讨论,最紧张的时候曾经一连几天就在中控室工作,困了就在椅子上倚一会儿。

  我清晰地记得,有一次我值夜班,工程副经理陈森玉研究员打来电话,询问束流情况,并说,小平同志非常关心对撞机的调试,等待着我们的好消息。这使我们感到责任重大、信心倍增。就在那个夜晚,我们实现了束流从1.1GeV到1.6GeV的加速。经过几个月的精心调束,10月16日BEPC首次实现正负电子对撞,不久安装在加速器上的大型探测器-北京谱仪上也观测到了粒子信号,标志着对撞机的胜利建成。

  “中国必须在世界高科技领域占有一席之地”

  1988年10月24日,金秋飒爽,小平同志等党和国家领导人再次来到高能物理研究所,兴致勃勃地参观了刚建成的对撞机,会见了对撞机建设者和出席中美高能物理领域第八次合作会议的代表。在听取了关于对撞机建设情况的汇报后,小平同志发表了“中国必须在世界高科技领域占有一席之地”的著名讲话,指出:“过去也好,今天也好,将来也好,中国必须发展自己的高科技,在世界高科技领域占有一席之地”。

  对撞机的建设者没有辜负党和人民的期望。历史发展证明,对撞机的建设是我国高能物理发展史上的一个重要里程碑,创造了一系列的记录,在国际上确实占据了重要的一席之地。北京谱仪合作组成为以我为主的大型国际合作,成员除了国内21个研究单位外,还有美国、欧洲和日本的7个实验室的上百位科学家,按照国际规范的方式在对撞机上开展合作研究。90年代以来,北京谱仪合作组在对撞机上获得了t轻子质量精确测量、R值精确测量、胶子球的研究和新粒子的发现等一批国际领先的重大成果,在国际权威的粒子数据表上就有500多项数据是在北京谱仪合作组在对撞机上测定的,高能物理研究所也跻身于世界知名高能加速器实验中心之列;北京同步辐射装置作为我国众多学科的大型公共实验平台,每年向来自全国数百个研究所和高等院校用户开放,取得了包括许多重要蛋白质结构测定在内的许多重要结果,有60多个蛋白质结构为国际蛋白质数据库收录。2003年抗击非典期间,对撞机照常运行,并在同步辐射装置上完成了药物与非典病毒分子的相互作用研究等成果。通过在对撞机上开展的高水平研究工作,培养了大批人才,发展了我国尖端领域的科研队伍,提高了我国在相关领域的工业技术水平,并为我国今后相关的大科学工程的建设提供了丰富的经验,打下了坚实的基础。1993年我代表高能物理所出席在德国召开的第15次高能加速器国际会议做特邀报告。站在汉堡议会中心高高的讲台上,我豪情满胸怀,在报告了对撞机的成果后不无动情地说:北京正负电子对撞机的成功,表明有着古代四大发明的民族有能力建造诸如加速器和探测器这样的高技术装置。报告结束后许多国外科学家前来向我们表示祝贺,也使我深深体验到改革开放带来的我国国力增强、科技发展和国际地位的提高。

  “中国高能物理发展的又一个重大的里程碑”

  改革开放使我国的科学技术加入国际合作和竞争。2001年初,陈和生所长、李卫国副所长和我访问美国康奈尔大学,我们报告了BEPC的改进方案,又详细了解对方的工作计划。美国康奈尔大学有一台正负电子对撞机CESR,原先在2´56亿电子伏特高能量下工作,他们看到我们的对撞机取得了大量成果,也计划把束流的能量用降低到我们的能区工作(称为CESR-c),而且主要设计指标对撞亮度超过了BEPC性能,与当时我们的改进项目的指标相同。面对国际知名实验室和曾经创造亮度世界纪录对撞机的挑战,我们怎么办?是放弃改进计划,还是提高方案的竞争力?我们考虑了采用双环方案的可能性,但还是担心是否能竞争得过CESR-c。陈所长在电话里向李政道先生谈了我们的想法和担心,李先生说:生活是很有趣的,鼓励我们接受CESR-c的挑战。回国以后,我们召开了全体工程人员大会,向大家详细报告了访问情况,具体分析了面临的机遇和挑战。经过充分讨论,大家统一了思想,决心接受挑战,迎难而上,并提出了新的改造方案,理论设计对撞亮度比BEPC高100倍,是康奈尔大学对撞机的3-7倍,从而大大提高了竞争力。我们在参考国际先进的双环方案的基础上,根据“一机两用”的原则,采用了独特的三环结构,满足了设计要求。这个方案得到了科学界的支持和国家的批准,并在2004年初开工建设,称为北京正负电子对撞机重大改造工程,即BEPCII。首战告捷,在工程建设的第一年,我们就完成了第一阶段直线加速器的改造,并用作新的注入器为改造前的储存环供束,提供同步辐射实验运行。

  2005年初,就在工程进行到关键的时候,我突然病了。一天晚上,吃了凉的饭菜后,突发腹痛,到医院一查,竟然是结肠癌。就像战士离开战场,住在医院里我心里甭说有多难受了。多亏及时发现和医生的精心治疗,三天就做了手术,20天后我就出院上班了。记得手术出院后第一天参加所办公会,同事们都嗔怪我不该来上班,又鼓掌欢迎我重返岗位。从春节开始,每个疗程6天,工作15天后再做下一个疗程,我一口气做完了六个疗程的化疗,到六月初就康复如初,全身心地回到了对撞机建设之中。

  与BEPC相比,BEPCII的指标更高、难度更大,同时我国的科技能力和工业水平也有了长足的进步。如果说,20年前我们建造对撞机,依靠的是改革开放中的实事求是、自力更生和艰苦奋斗,通过攻关和会战解决技术难题;20年后对撞机的重大改造工程,除了继续发扬团结拼搏的奉献精神、坚持实事求是的科学态度,还要遵循市场经济的规则、规矩和规律,依靠改革开放带来的工业发展和科技进步。工程指挥部制定了严格的质量保证体系、进度控制规范和经费管理制度,通过招投标和协议、合同等,在降低造价的同时,确保质量和进度。工程采用的超导高频腔和超导磁铁在国内缺少技术积累,我们通过国际合作,在引进国外技术的同时,发挥主导作用,掌握了研制和测试技术。正电子源、对撞区、超导磁铁电源、主漂移室、晶体量能器和带前室的真空盒等设备的研制和加工要求很高,我们和生产单位大力协同,不仅达到了设计要求,也大大提高了工厂的技术水平。

  为了加快工程建设进度,满足国内外广大用户的开展实验工作的需求,我们在BEPCII工程建设中,采取了设备研制与BEPC运行,旧设备拆除与新设备安装,BESIII探测器离线组装与加速器在线调束和加速器与探测器联合调束运行等任务交叉进行、分阶段实施的创新性工作方式,根据工程进展的具体情况,精心安排了三个阶段的调束和同步辐射开放运行与高能物理实验取数,对撞机性能迅速达到设计指标,调束的水平和速度都达到了国际先进,亮度为CESRc的5倍以上,在粲能区处于国际领先地位。在得知BEPCII调束成功的消息后,CLEO-c项目的负责人赖斯教授发来邮件说:“CLEO-c将终止运行,我们期待来自BESIII的一系列重要的物理发现。”

  经过全体工程人员的共同努力,工程按指标、按计划、按预算、高质量地完成了各项建设任务,并于2009年7月17日通过了国家竣工验收。验收意见指出:“BEPCII工程全体参建人员,发扬了北京正负电子对撞机建设中形成的团结拼搏、协力创新、敢为人先、勇攀高峰的精神,保证了工程的成功实施。在工程建设中形成和造就了一支以中青年为主的科研工程队伍”,“工程的建成,将我国对撞机和谱仪技术推进到国际前沿,得到了国际高能物理界的高度评价,是中国高能物理发展的又一个重大的里程碑。”

  回顾过去的30年,我和同事们一起在中国科学院的光荣岗位上为BEPC和BEPCII奋斗的日日夜夜仍历历在目,感到心潮澎湃。对撞机将同其它大科学工程一起,为人类认识物质世界的规律、为我国科学技术的发展和中华民族的伟大复兴做出贡献。

    作者单位:中国科学院高能物理研究所

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