中國首台高能加速器的華麗變身
還記得中學課本裡描寫的“北京正負電子對撞機”嗎?這個英文名為BEPC的裝置,是我國第壹台高能同步加速器,也是共和國首台大科學裝置,它的醞釀與誕生曾讓幾乎每位中國人銘記於心。
最近,這個讓國人驕傲並被寫進歷史的大科學裝置,再度笑傲江湖。不過這壹次亮相的是它的“升級版”。

團隊成員慶祝BEPCII對撞亮度達到設計指標(中科院高能所供圖)
2009年,歷時5年、耗資6.4億元,BEPC實現華麗變身,經過重大改造工程升級為BEPCII。BEPCII建成並開始為用戶供束時,整體性能已經提高至原先BEPC的30多倍,是這個能量區域裡美國康奈爾大學的加速器CESRc曾創下的世界紀錄的4倍多。2016年4月,在BEPCII的設計能量下,峰值對撞亮度達到設計指標,為原BEPC的100倍,再創此能區對撞亮度的世界紀錄。
今年1月,這項重大改造工程獲得了2016年度國家科技進步壹等獎。中國高能物理領域引領國際科技前沿的利器實至名歸。
國際競爭:沒有硝煙的戰場
1989年,BEPC剛開始運行不久。那時,現任高能物理所副所長的秦慶還是壹名研究生。在BEPC項目經理、中國科學院院士方守賢的建議下,秦慶參加了BEPC的運行與改進、提高工作。沒想到,此後的28年裡,秦慶的高能物理生涯與這個大科學裝置難解難分。
“我的工作主線就是BEPC,以及此後重大改造項目的設計、建造、調束和運行。”秦慶告訴《中國科學報》記者。
當時,為了幫助年輕科學家深度參與對撞機國際前沿,高能物理所將年輕科學工作者派到各個國家的頂級對撞機實驗室進行交流學習。秦慶被派去歐洲核子研究中心參加大型強子對撞機的設計研究工作。後來又被派往美國康奈爾大學威爾遜實驗室,那裡有美國著名的正負電子對撞機CESR。
BEPC和降低能量至粲能區運行的CESR,即CESRc壹度成為了競爭對手。1988年,BEPC建成後在粲能區壹直是性能在國際上領先的對撞機,取得了諸如陶輕子質量精確測量、R值測量和新粒子X(1835)的發現等舉世矚目的物理成果。為了在粲能區爭奪物理成果,CESR從2000年起就著手轉入粲能區的研究,提出了CESRc/CLEOc的計劃,把束流能量從原來的5.6GeV降低到1.55—2.5GeV運行,它的降低能量運行,將全面超越BEPC及最初提出的BEPC升級改造目標。
從2004年開始,BEPC的領先優勢已讓位於美國康奈爾大學的正負電子對撞機CESRc。
其實,早在1998年,BEPC就提出了改造方案。但CESR改造成CESRc後,其設計對撞亮度比最初BEPC提出的改造方案的亮度還要高。“在此情況下,我們就算是建成了也沒有意義。於是我們修改了方案,將原先的單環對撞方案改成雙環方案,並追加壹定的投資。”秦慶說。
極限挑戰:設備性能發揮極致
方案的改變,意味著難度的增加。“BEPC改造的難度,比當初建造時的難度要大得多。”BEPC重大改造工程的第壹完成人、項目經理、中國科學院院士陳和生不禁感慨。
難度究竟有多大,每位參與者都有切身體會。
中科院高能所研究員,現任加速器物理組組長及對撞機亮度調試負責人於程輝就是其中之壹。他參加了BEPCII前期的物理方案設計,中期的設備安裝和調試,以及後期整個機器的集成和性能優化。
“當時的壓力是我們不僅是要升級自己,而且還要勝出對方。”於程輝心裡明白,在同壹個能區的高能物理領域,兩個同樣的正負電子對撞機是無法共存的,只能是壹個最好的生存下來。
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好新聞沒人評論怎麼行,我來說幾句
最近,這個讓國人驕傲並被寫進歷史的大科學裝置,再度笑傲江湖。不過這壹次亮相的是它的“升級版”。

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2009年,歷時5年、耗資6.4億元,BEPC實現華麗變身,經過重大改造工程升級為BEPCII。BEPCII建成並開始為用戶供束時,整體性能已經提高至原先BEPC的30多倍,是這個能量區域裡美國康奈爾大學的加速器CESRc曾創下的世界紀錄的4倍多。2016年4月,在BEPCII的設計能量下,峰值對撞亮度達到設計指標,為原BEPC的100倍,再創此能區對撞亮度的世界紀錄。
今年1月,這項重大改造工程獲得了2016年度國家科技進步壹等獎。中國高能物理領域引領國際科技前沿的利器實至名歸。
國際競爭:沒有硝煙的戰場
1989年,BEPC剛開始運行不久。那時,現任高能物理所副所長的秦慶還是壹名研究生。在BEPC項目經理、中國科學院院士方守賢的建議下,秦慶參加了BEPC的運行與改進、提高工作。沒想到,此後的28年裡,秦慶的高能物理生涯與這個大科學裝置難解難分。
“我的工作主線就是BEPC,以及此後重大改造項目的設計、建造、調束和運行。”秦慶告訴《中國科學報》記者。
當時,為了幫助年輕科學家深度參與對撞機國際前沿,高能物理所將年輕科學工作者派到各個國家的頂級對撞機實驗室進行交流學習。秦慶被派去歐洲核子研究中心參加大型強子對撞機的設計研究工作。後來又被派往美國康奈爾大學威爾遜實驗室,那裡有美國著名的正負電子對撞機CESR。
BEPC和降低能量至粲能區運行的CESR,即CESRc壹度成為了競爭對手。1988年,BEPC建成後在粲能區壹直是性能在國際上領先的對撞機,取得了諸如陶輕子質量精確測量、R值測量和新粒子X(1835)的發現等舉世矚目的物理成果。為了在粲能區爭奪物理成果,CESR從2000年起就著手轉入粲能區的研究,提出了CESRc/CLEOc的計劃,把束流能量從原來的5.6GeV降低到1.55—2.5GeV運行,它的降低能量運行,將全面超越BEPC及最初提出的BEPC升級改造目標。
從2004年開始,BEPC的領先優勢已讓位於美國康奈爾大學的正負電子對撞機CESRc。
其實,早在1998年,BEPC就提出了改造方案。但CESR改造成CESRc後,其設計對撞亮度比最初BEPC提出的改造方案的亮度還要高。“在此情況下,我們就算是建成了也沒有意義。於是我們修改了方案,將原先的單環對撞方案改成雙環方案,並追加壹定的投資。”秦慶說。
極限挑戰:設備性能發揮極致
方案的改變,意味著難度的增加。“BEPC改造的難度,比當初建造時的難度要大得多。”BEPC重大改造工程的第壹完成人、項目經理、中國科學院院士陳和生不禁感慨。
難度究竟有多大,每位參與者都有切身體會。
中科院高能所研究員,現任加速器物理組組長及對撞機亮度調試負責人於程輝就是其中之壹。他參加了BEPCII前期的物理方案設計,中期的設備安裝和調試,以及後期整個機器的集成和性能優化。
“當時的壓力是我們不僅是要升級自己,而且還要勝出對方。”於程輝心裡明白,在同壹個能區的高能物理領域,兩個同樣的正負電子對撞機是無法共存的,只能是壹個最好的生存下來。
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