探索微观世界奥秘的接力
2006-08-31 10:59:31
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本报记者 赖仁琼
编者按：尽管北京正负电子对撞机改造工程困难重重，但科学家们迎难而上。正如那首《高能之歌》所唱：“沿着高能的阶梯，探索自然的奥妙。……我们要用对撞机撞开科学宫邸，我们要用加速器加快前进的步履。”人们有理由相信，15年前建造对撞机并使其成功运行的科学家，一定能使中国高能物理研究在世界上继续占有一席之地，并能在无尽无极的物质奥妙探索中创造新的奇迹。
看不见尘土飞扬，听不到机器轰鸣。总投资6．4亿元的北京正负电子对撞机（BEPC）改造工程在北京玉泉路北侧的中国科学院高能物理研究所几米深的地下紧张进行。
运行15年硕果累累
1988年10月16日，北京正负电子对撞机建造成功并首次实现正负电子对撞，是我国在高科技领域又一重大突破性成就。对撞机成功运行15年，不仅使我国粲物理的实验研究处于国际领先地位，而且在高能物理研究领域硕果累累，取得了一系列举世瞩目的成就。
对多数人而言，正负电子对撞机或许与百姓的生活没有直接关系，但它却是科学家研究物质微观世界最小构成单元及其相互作用规律的主要科学手段之一。中科院高能物理所所长陈和生介绍说，外型犹如一只硕大的羽毛球拍的正负电子对撞机由注入器、输运线、储存环、北京谱仪和同步辐射装置等几部分组成。它是一台可以使正、负电子束在同一个环形高真空管道内以接近光速的速度沿相反的方向运动，并在指定地点发生对头碰撞，发生对撞物理反应的高能物理实验装置。围绕对撞点的探测器———北京谱仪，用多种科学方法记录反应产生的粒子的种类及其能量和动量，物理学家与科研人员便可由此深入研究对撞物理过程，从而揭开微观世界的奥秘。
近几年，为了同时满足高能物理实验研究和同步辐射用户的需求，电子对撞机每年运行长达10个月左右，是国际上同类加速器中运行时间最长的。为争分夺秒获取更多数据，对撞机在春节、“五一”、国庆等长假期间也一直坚持运行。2003年，在SARS防治工作中，科学家利用正负电子对撞机同步辐射装置，在世界上率先完成了SARS病毒蛋白质结构测定，为医疗机构研究对应治疗药物提供了最重要的依据和条件。
改造后性能将提高100倍
为何对正负电子对撞机进行改造，工程又将如何进行呢？
担任此项改造工程经理的陈和生所长说，世界高能物理的飞速发展，对对撞机的性能提出了更高要求。为继续保持国际领先地位，去年4月30日，北京正负电子对撞机结束高能物理实验运行，开始了为期5年的重大改造。
工程采用世界最先进的双环交叉对撞技术，在对撞机现有的储存环内增建一个储存环，使正、负电子分别在各自的储存环内运动，在对撞区实现对撞。正电子和负电子对撞的束团数目将从单环时的1对增加到93对，对撞机的性能将提高100倍。与此同时，探测器北京谱仪也将进行全面改造，以提高测量精度，适应改造后的对撞机运行要求。改造后的对撞机将成为国际上最先进的双环对撞机之一。
9月1日下午，改造工程办公室主任罗小安带领记者一行参观。走进隧道，最先看到的是直线加速器。它全长202米，目前已安装完毕。罗小安说，经调试，新的加速器已初步达到设计指标。在对撞机的探测器———北京谱仪的安装现场，四周搭建的脚手架遮挡了这一庞然大物的庐山真面目。直径7米、重达800吨的谱仪目前刚安装完400多吨。
储存环设备的拆除、安装是工程最关键、最困难的阶段。国际上成功的双环电子对撞机周长一般在2公里以上，而北京正负电子对撞机储存环周长只有240米，且隧道截面小、对撞区短。此次改造，将在240米周长的隧道内给正负电子束流各做一个储存环，给设计、施工增加了极大的难度。目前旧设备已全部拆除。预计到明年6月，新安装的储存环便可开始调试运行。
上图：北京正负电子对撞机是世界八大高能加速器中心之一。为了适应世界高能物理的发展，保持北京正负电子对撞机在科学上的竞争力，中国科学院高能物理研究所决定对对撞机加速器和探测器进行重大改造。图为北京正负电子对撞机改造后的直线加速器。
新华社发
《人民日报》 (2005年09月09日 第一版) |
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编辑：
李辉 |
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