高能物理电子对撞机 展示粒子奇妙世界

　　之所以选择2×22亿电子伏正负电子对撞的能区，张闯解释，电子束的能量不同时，对撞产生的粒子也不同。1.55GeV的正负电子束对撞时，会产生J/Psi粒子(由粲夸克组成的一种粲粒子);1.78GeV的正负电子束对撞时，产生陶轻子(轻子的一种，电子也是一种轻子)。通过控制对撞的电子束流的能量，BEPC就可以研究这两种不同的粒子。这两种粒子是BEPC的主要研究对象，它们所在的能量区域属于陶—粲物理能区，是物理研究的富矿。

　　不仅如此，BEPC的投资较相同能区的质子加速器要小得多，还可以“一机两用”——高速运转的正负电子在轨道转弯时会发出同步辐射光，这种光具有强度大、高度准直等优点，可以用于开展多学科的应用研究。

　　事实证明，这一选择没有错。1992年，用于探测并记录正负电子对撞全过程的北京谱仪，精确测量出粒子物理标准模型中的τ轻子质量，修正了以前的实验结果，至今仍是世界上最为精确的测量之一。

　　2013年3月，该装置发现了一个新的共振结构Zc(3900)，极有可能是科学家们长期寻找的“四夸克物质”。这一成果一经发布立即引发世界实验和理论物理研究热潮，入选美国《物理》杂志公布的2013年物理学领域十一项重要成果，并位列榜首。

　　牢牢抓住赶超机会

　　除了“高大上”的基础研究领域，BEPC还在生物、材料、物理、化学、环境、能源等科学领域发挥着重要的作用。在抗击非典的斗争中，一项关于药物与非典病毒分子相互作用的研究工作就是在BEPC上完成的：中国科学院院士饶子和利用同步辐射系统在世界上率先完成了SARS病毒蛋白质DNA结构的测定，首次获得了其蛋白酶大分子结构，得到了有效的药物靶分子，为研制治疗SARS病毒的药物提供了重要信息。

　　如今人们触手可及的互联网也与BEPC有着密不可分的联系。1986年我国建成第一条国际计算机通信线路，1993年建成第一根国际互联网专线，之后，建立中国第一个万维网(WWW)网站……这一切都和BEPC直接相关。

　　斗转星移，如今BEPC已走过了30个年头。在BEPC运行研究的陶—粲物理能区，曾经有个强劲的对手——美国康奈尔大学。但是，BEPC凭借优异的表现和升级改造打败了它，成为目前该能区世界唯一也是最先进的正负电子对撞机。

　　欣喜之余亦有隐忧。张闯说，在高能物理研究领域，只有第一没有第二，每个国家的加速器都有自己的实验能区，一旦同一个能区有了竞争者，最终只能有一个胜出。

　　未来，BEPC寿终正寝，中国高能物理何去何从?瞄准世界物理最前沿热点——希格斯玻色子粒子研究，规划建设更高能量的新一代对撞机环形正负电子对撞机(CEPC)，这是中国高能物理学家们的新目标。中科院院士、中科院高能物理研究所所长王贻芳说，研究希格斯粒子，是通向更深层次物理的钥匙，正好给我国的高能物理发展提供了一个赶超、领先的绝佳机遇。一旦环形正负电子对撞机建成，中国将成为全球高能物理研究的中心，吸引全世界最优秀的一批科学家和工程师来华工作，并作为龙头带动一系列核心技术的发展，在核物理、国防、材料、微加工、大型部件检测等方面可以大量应用。

　　王贻芳透露，截至目前，新一代对撞机CEPC已完成概念设计并获国际评审认可，经费也基本到位，预研工作全面展开。