作为我国第一台大科学装置,中国科学院高能物理所的北京正负电子对撞机已经持续工作27年。这个坐落于北京长安街以西地下的大装置,一年当中有10个月都在高速运转,有超过400名高能物理学家在这里工作,而他们的目标是研究物质的微观结构,探索宇宙的奥秘。发现新粒子是世界物理学家们共同觊觎的目标。
寻找新粒子的一个重要方法就是把粒子束流加速到接近光速的高能量并进行对撞,而这需要借助巨大的科学装置完成,它就是对撞机。
高能物理在基础研究领域是一门探索物质的微观基本组元和它们之间相互作用规律的前沿学科。从宇宙的起源到生物物种的进化、天体的形成和演化等众多领域高能物理都起着十分重要的作用。记者在中科院高能物理所大厅见到悬挂在墙上的
一个大科学装置建成以后,只有不断提高性能,才能保持国际领先地位。
张闯告诉记者,在2001年国际粲物理实验研究的形势出现了很大的变化。中科院高能物理所的科学家们计划对北京正负电子对撞机(BEPC)进行改造,改造工程最初计划采用的是单环方案,使用麻花轨道实现多束团对撞,亮度提高30倍左右。
2001年初,中科院高能物理所的科学家们带着改造方案去同美国的同行交流和论证,得知作为长期国际科研合作的美国康奈尔大学基本粒子物理实验室决定将其正负电子对撞机(CESR)从质心能量11 GeV左右下调到3—5 GeV(可称为CESRc),到粲物理研究领域与北京正负电子对撞机(BEPC)竞争,该对撞机计划在2003年底开始运行。
面对严峻的竞争,科学家们决定对最初的方案进行调整,采用当时世界上最先进的双环交叉对撞技术对对撞机进行改造。原先正负电子共用一条
与此同时,作为北京正负电子对撞机的寄生装置——同步辐射,可以提供从硬X射线到真空紫外光的宽波段同步辐射光,为凝聚态物理、材料科学、生物医学、软X光学、微电子及微机械技术等多学科应用研究提供了先进的实验手段。
中国第一条生物大分子晶体学实验站于2003年建成并正式投入使用,获得了具有重要生物学意义的SARS冠状病毒蛋白酶大分子结构、揭示砒霜治疗急性早幼粒细胞性白血病的分子机理等重要成果。目前,北京同步辐射装置每年为100多个科研单位的500多个课题提供服务,成为向社会开放的多学科实验平台。