中央廣電總臺(tái)中國(guó)之聲| 作者 朱敏
在科幻電視劇《三體》中，“三體人”通過自己的科技影響了地球上粒子加速器的運(yùn)行，最終使得實(shí)驗(yàn)的結(jié)果變得毫無規(guī)律可言，電視劇中出現(xiàn)的粒子加速器就是我國(guó)第一個(gè)大科學(xué)裝置——北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)（BEPC）。
對(duì)撞機(jī)裝置長(zhǎng)啥樣？它能幫我們做些什么？這樣一臺(tái)大型機(jī)器又“撞出”了怎樣的科研火花？
01
中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所院，是電視劇《三體》的取景地之一，北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)便放置于其西側(cè)的一棟建筑地下，占地57500平方米。
中國(guó)科學(xué)院院士、北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室主任陳和生介紹，北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的工作原理就是正負(fù)電子加速后實(shí)現(xiàn)對(duì)撞。
陳和生：它要產(chǎn)生15億到20億電子伏特的電子和正電子，然后到對(duì)撞點(diǎn)進(jìn)行對(duì)撞。我們有一個(gè)大型的探測(cè)器叫北京譜儀，把這個(gè)對(duì)撞點(diǎn)包起來，產(chǎn)生的所有粒子，我都記錄下來，就能夠知道對(duì)撞的物理過程產(chǎn)生了怎樣的科學(xué)現(xiàn)象。?
這座大科學(xué)裝置由長(zhǎng)202米的直線加速器、輸運(yùn)線、周長(zhǎng)240米的圓型加速器（也稱儲(chǔ)存環(huán)）、高6米重500噸的北京譜儀和圍繞儲(chǔ)存環(huán)的同步輻射實(shí)驗(yàn)裝置等幾部分組成。鳥瞰這座裝置，外型像一支碩大的羽毛球拍。
陳和生：首先用直線加速器產(chǎn)生電子，然后打靶產(chǎn)生正電子。要把它的能量加速到20億電子伏特，需要200米的長(zhǎng)度，它是由一根根加速管加速的?！扒蚺摹本褪且粋€(gè)周長(zhǎng)240米的儲(chǔ)存環(huán)，正負(fù)電子各一個(gè)環(huán)，到對(duì)撞點(diǎn)進(jìn)行對(duì)撞。
北京譜儀是核心部件，也是獲取正負(fù)電子對(duì)撞產(chǎn)生信息的地方。中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所研究員王錚介紹，北京譜儀就像相機(jī)的快門，能精準(zhǔn)探測(cè)正負(fù)電子對(duì)撞后得到的粒子。
加速器曾被形象地譽(yù)為“原子擊碎機(jī)”，是物理學(xué)家了解微觀物質(zhì)組成和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的工具，到現(xiàn)在已經(jīng)為人類服務(wù)了近百年。
陳和生表示，北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)研究構(gòu)成物質(zhì)的最小單元其相互作用的規(guī)律，“按照物理學(xué)最新的發(fā)展的認(rèn)為，構(gòu)成宇宙物質(zhì)結(jié)構(gòu)的最小單元，一類是比質(zhì)子和中子還要小一個(gè)層次的夸克，還有一類是電子，宇宙線的繆子，還有各種各樣的中微子。研究范圍包括不同能量區(qū)域，30億到40億電子伏特的范圍就是我們BEPC研究的領(lǐng)域。”
02
作為我國(guó)第一個(gè)大科學(xué)裝置，北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)凝聚了幾代人的心血。
1984年10月7日，北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)終于破土動(dòng)工。起初并非每個(gè)人都那么篤定，有人打了個(gè)比方：“以當(dāng)時(shí)中國(guó)的薄弱基礎(chǔ)，要想建成正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)就好比站在鐵路月臺(tái)上，想跳上一輛飛馳而來的特快列車，如果跳上了就飛馳向前，如果沒有抓住，就會(huì)摔下來粉身碎骨！”
歷時(shí)四年，我國(guó)科學(xué)家逐個(gè)攻破技術(shù)難題，依靠自己的力量終于將北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)建成。
對(duì)撞機(jī)的成功轟動(dòng)一時(shí)，1990年，經(jīng)過一年多的調(diào)試，對(duì)撞機(jī)正式運(yùn)行，成為中國(guó)高能物理研究的“寶地”，一批在國(guó)際高能物理界有影響的重要成果隨之誕生。
1992年，北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)使陶輕子的質(zhì)量測(cè)量精度提高了將近一個(gè)數(shù)量級(jí)，讓我國(guó)在此領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)先地位至今，一些在國(guó)內(nèi)外引起轟動(dòng)的物理新知都是依托該裝置取得的成果。
值得一提的是，這臺(tái)機(jī)器還能“一機(jī)兩用”?！扒蚺摹钡那芯€方向安裝了同步輻射裝置，實(shí)驗(yàn)室能開展同步輻射相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，揭秘SARS病毒主蛋白酶結(jié)構(gòu)、尋找SARS病毒克星、在分子水平上揭示砒霜治療白血病機(jī)理的研究等都是通過同步輻射裝置完成的。
03
盡管已經(jīng)36歲，經(jīng)過幾次改造后的對(duì)撞機(jī)仍然是領(lǐng)域內(nèi)的一流裝置。
陳和生：我們最近有一個(gè)非常重要的發(fā)現(xiàn)——膠子球。膠子球是粒子物理基本理論所預(yù)言的一個(gè)關(guān)鍵粒子，過去一直找不著，幾個(gè)月前，綜合各方面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們認(rèn)為已經(jīng)找到了這個(gè)粒子的候選對(duì)象，這是粒子物理方面的一項(xiàng)重大突破。
當(dāng)前，科學(xué)家們正在對(duì)其加速器部分進(jìn)行改造，它在高能量區(qū)段的亮度將再提高三倍，預(yù)計(jì)可以運(yùn)行到2030年左右。
陳和生無數(shù)次地被問：研究正負(fù)電子對(duì)撞到底是有什么用的？
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他回答：“今天的科學(xué)是明天的技術(shù)，它會(huì)和世界上其他的粒子物理研究一起，為我們認(rèn)識(shí)宇宙的微觀結(jié)構(gòu)向前邁進(jìn)一大步作出重要貢獻(xiàn)。”
