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北京譜儀投入運行30周年
【中國科學報】“中國高能物理,從來不曾容易過”
2019-09-09|文章来源:中国科学报 倪思洁 |【
 

第一代北京譜儀

第二代北京譜儀

第三代北京谱仪 中科院高能物理研究所供图

  30年前,北京譜儀正式投入運行,我國第一個大科學裝置——北京正負電子對撞機從此睜開“眼睛”。投入運行後的北京譜儀,讓中國首次成爲國際科技合作的主導者。

  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國科學院高能物理研究所(以下简称高能物理所)和北京谱仪国际合作组发来贺信:

  “北京譜儀在τ物理、粲物理、強子物理等方面取得了世界矚目的成果,使中國在世界高能物理領域占有了一席之地。祝願高能所及北京譜儀國際合作組取得更多一流成果,爲進一步提升祖國在世界高能物理領域的地位貢獻力量,爲世界科技發展做出更大的貢獻。”

  尋求合作的美國人

  1989年,在克服了經費緊張、工業落後、經驗缺乏等困難之後,北京譜儀投入運行。“中國北京的對撞機開始運行了”,世界高能物理學界將目光投向了中國。

  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。

  “我和我的同事們對北京譜儀物理非常感興趣,希望能夠與中國合作。”Toki說。

  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機構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。

  “北京正負電子對撞機的建設過程中,我們得到了美國科學家的幫助。北京譜儀運行之後,很多數據分析工作我們也需要向美國學習。”鄭志鵬告訴《中國科學報》,正是由于這兩點原因,北京譜儀向合作尋求者敞開了大門。

  最終,1990年12月,Richter與高能物理所時任所長方守賢簽署了“高能物理所與美國直線加速器中心合作備忘錄”。北京譜儀由此成爲第一個由我國主導的國際合作組實驗。

  從2個國家到15個國家

  這些美國科學家的選擇不是盲目的。“北京正負電子對撞機的對撞能量在當時不是最高的,但北京譜儀卻是在一個非常特殊和重要的能區工作。”鄭志鵬說。

  事實證明,美國科學家當時的選擇沒有錯。精確測量τ輕子質量、精確測量2-5Gev能區正負電子湮沒産生強子反應截面(R值)、精確測量粲粒子弱衰變、發現X(1835)等新粒子、發現四誇克物質Zc(3900)……每一個都是國際高能物理領域無人不知的重大成果。

  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、清华大学等機構的中国物理学家,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多家機構的科学家。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。

  “我們的國際合作形式還在繼續發展,今年夏天有5個新的研究單位加入合作組,波蘭等國家也在考慮加入。他們希望自己國家的高能物理研究可以借助我們的平台逐漸起步。”北京譜儀III國際合作組發言人苑長征說。

  更長遠的規劃

  回望曆史,北京譜儀爲中國高能物理留下了很多成果,由北京譜儀開啓的國際科技合作也爲中國科技發展積累了寶貴經驗。

  “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、中國科學院院士王贻芳说。

  過去30年裏,電子學器件等設備的老化、技術的更新、新想法的出現,推動著北京譜儀進行了兩次更新換代。北京譜儀的科學家們也正在醞釀新一輪升級改造。他們預計,升級後的北京譜儀III還能夠繼續工作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長遠的規劃——大型环形正负电子对撞机(CEPC)。

  對于這一廣受爭議的項目,王贻芳說:“中國高能物理的發展從來不曾容易過。曾經,北京正負電子對撞機項目經曆了起起落落,國外一些華人科學家甚至聯名寫信反對。但今天北京譜儀的成就證明了當初國家領導人的決策是正確的。”

  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。”

  (原載于《中国科学报》 2019-09-09 第1版 要闻)


 
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