向世界高能物理前沿进军

　　向世界高能物理前沿进军——记北京正负电子对撞机重大改造工程

　　新华网北京9月8日电（记者李斌、吴晶晶）1988年10月16日，两束正负电子在北京西郊一个羽毛球拍状的巨型机器里成功对撞，揭开了我国高能物理研究的新篇章。北京正负电子对撞机（BEPC）是我国继上世纪六七十年代原子弹、氢弹爆炸，人造卫星上天之后，在高科技领域取得的又一重大突破。

　　在稳定、高效地运行了15年后，北京正负电子对撞机于2003年圆满完成了预定的科学使命。为了适应世界高能物理的发展，继续保持北京正负电子对撞机在科学上的竞争力，经国家有关部门批准，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（BEPCⅡ工程）。

　　北京正负电子对撞机是世界八大高能加速器中心之一。它的总设计师方守贤曾经表示，北京正负电子对撞机把我们与世界先进国家高能物理研究方面的距离缩短了25年到30年。而今天，对撞机重大改造工程的“项目经理”、中科院高能物理研究所所长陈和生更加信心百倍地说，BEPCⅡ工程建成后，我国科学家预期能够在高能物理前沿领域取得多项具有世界领先水平的重大成果，其中若干原始创新性成果可能对国际高能物理研究产生重要影响，“BEPCⅡ将让我们和世界高能物理研究最先进国家的距离进一步缩短!”

　　从1999年起，北京正负电子对撞机未来发展的预先研究已经开始。改造工程最初计划采用单环方案，使用麻花轨道实现多束团对撞，亮度提高一个数量级左右。但是2001年初，美国康乃尔大学计划对他们的对撞机CESR进行改造与BEPC竞争，如果BEPCⅡ不改变方案，届时将难以做出领先的创新工作。

　　面对严峻的竞争，科学家们决定对最初的方案进行调整，采用当今世界上最先进的双环交叉对撞技术对对撞机进行改造。改造后的BEPCⅡ将在世界同类型装置中继续保持领先地位，成为届时国际上最先进的双环对撞机之一。

　　励精图治十五载，而今迈步从头越。2004年4月30日，在经过严格的可行性研究、阶段评审等立项程序后，总投资6.4亿元、建设期5年的BEPCⅡ工程进入全面实施阶段。

　　陈和生介绍说，改造工程将在对撞机现有的储存环内增建一个储存环，使得正负电子分别在各自的储存环内运动，正电子和负电子对撞的束团数目从单环时的1对增加到93对，对撞机的重要参数亮度将在目前水平上提高约100倍，“也就是说我们过去100天才能获得的数据，现在只要一天就能获得。”此外，北京同步辐射装置的性能也将大幅度提高，用户急需的硬X光的强度将提高一个数量级以上。

　　然而改造工程面临的困难和挑战也是前所未有的。曾经参加过一期工程设计建造的对撞机重大改造工程办公室主任罗小安说：“过去我们采用的大多是传统技术，而这一次我们大量采用射频超导、高功率微波、高精度电磁场、稳流和脉冲电源、超高真空等一系列国际上最先进的高精尖技术，工作量和技术难度都大大超过BEPC的水平。”

　　储存环设备的“拆旧安新”工作，是工程最关键和最困难的一步。国际上成功的双环电子对撞机的周长一般在2公里以上，而北京正负电子对撞机储存环的周长只有240米，且隧道截面小、对撞区短。改造后的对撞机，要在240米周长的隧道内给正负电子束流各做一个储存环，还要保持和增加同步辐射插入件和引出口，因此难度和压力非常大。

　　为了打好这场硬仗，中科院高能所投入了最精干的科研力量，并集中了几十家国内最先进的设备制造厂家，对大多数重要设备的关键技术进行攻关。工程中许多设备的制作都属国内首创，特别是探测器主漂移室的精密加工、双孔径四极磁铁的制作、前室真空盒的加工等，制作难度极大。“从某种意义上说，高能物理所要求的精度可能比制造飞机火箭更高。”陈和生说。

　　一年半以来，改造工程取得了很大进展。直线加速器改造的设备安装、对撞区装修改造、变电站扩容等第一阶段的工程任务已圆满完成。改造后的直线加速器顺利出束，几项主要指标均达到了设计要求，为BEPCⅡ的成功建造奠定了基础。目前储存环、探测器和公用设施的改造也正在按计划进行。预计到2006年6月，对撞机的新储存环就可以开始调试运行。

　　在中科院高能所里有这样一份时间表：

　　——2005年7月至2006年6月：拆除现有储存环，安装双环，低温系统运行，超导插入铁和谱仪超导铁联合磁测；

　　——2006年7月至11月：储存环调试，插入同步辐射运行；

　　——2006年12月：改造后的北京谱仪移入对撞点；

　　——2007年1月：储存环和谱仪联调；

　　——2007年3月：北京正负电子对撞机二期工程试运行。

　　“改造后的北京正负电子对撞机的科学寿命至少还有十几年。我们将探索更多新的物理现象，力争在今后相当长时期内继续保持高能物理研究的国际领先地位。”陈和生说。

　　我们有理由相信，依托改造后的北京正负电子对撞机，我国科学家将继续向着世界高能物理的最前沿进军！