北京正负电子对撞机：撞出物质新世界

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中国科学院高能物理研究所日前对外宣布，北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII)的对撞亮度达到验收指标。至此，历时5年、耗资6.4亿元的BEPCII圆满完成。　　专家表示，改造后的北京正负电子对撞机将在世界同类型装置中继续保持领先地位，成为国际上最先进的双环对撞机之一，预期在高能物理前沿课题能够取得多项具有世界领先水平的重大物理成果，使中国在今后相当时期内继续保持这一领域的国际领先地位。
　　改造后的北京正负电子对撞机可实现对撞一亿多次，性能大大提高
　　■ 将新闻进行到底
　　近日，历时5年，耗资6.4亿的北京正负电子对撞机(BEPC)重大改造工程成功验收，世界各大实验室纷纷第一时间发邮件祝贺。改造后的BEPC每秒可实现对撞一亿多次，至此，我国在高能物理研究领域又前进了一步，对微观世界的认识也将更为精确。
　　——数字解读——
　　实现对撞一亿多次
　　改造前北京正负电子对撞机每秒可对撞120万次，改造后每秒可实现对撞一亿多次，几乎是改造前的100倍，为什么对撞次数越多越好呢？
　　要想研究物质的微观结构，首先要把它打碎。粒子加速器就是用高速粒子去“打碎”被测物体的科学设施，而正负电子对撞机是一种先进的粒子加速器。
　　中国科学院院士、北京高能物理研究所所长陈和生说：并不是每一次每一个正负电子对撞都能产生研究事例，每秒对撞一亿多次也就意味着每秒获取的研究事例是以前的将近100倍，就表示现在能得到比过去多近100倍的事例，这可以大大提高效率，降低研究的误差，因为有些出现几率很小的罕见研究事例也会因为对撞次数的增加出现，就使研究更为精确。
　　——改造难度——
　　采用最先进的双环交叉对撞
　　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。原先电子只有一条“光速跑道”，改造后正负电子各占一条“跑道”，进行大角度水平对撞。改造后的北京正负电子对撞机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。
　　改造难度超乎想象
　　改造难度也是超乎想象，十几吨的设备不能使用大吊车安放，数万根电缆一根都不能接错，这些仅仅是改造工程千头万绪的几缕。
　　“比如隧道原来是给单环设计的，空间狭小，现在安装双环就拥挤到了极点。国外成功的双环对撞机是在80米距离内实现电子对撞再分开，我们必须在28米内实现。”陈和生说，改造中许多技术和设备国内从未有过，对撞机的加工精度比航天、航空领域还要高。
　　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。
　　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。
　　——重要意义——
　　将是科技创新的沃土
　　“这里会是科技创新的沃土。”陈和生说，目前还没有说把对撞机直接运用到哪个行业，它并不产生直接的经济效益，高能物理的研究目标是探索物质结构最基本的单元及其相互作用的规律，我们认识了物质微观世界的这些规律，未来将可以转化为技术，形成巨大生产力。
　　同时，对撞机虽然不像其他的研究一样可以直接应用于企业、单位，但作为一种大科学装置，需要很多行业为它提供“零件”。北京正负电子对撞机正处于不断的发展中，提供“零件”的行业也必须提供相应的支撑，这样就使得他们不断地创新，不断地进步。
　　——解疑答惑——
　　对撞机是干什么用的？
　　自古以来，人们始终在不懈探索：世界万物究竟是由什么构成的？它有最小的基本结构吗？面对微观世界的“基本”粒子，人类不断寻找揭示其真实面目的手段。对撞机就是观察微观世界的“显微镜”。它能帮助我们了解物质微观结构的许多奥秘。虽然我们还不能预言这些研究结果将会有什么样的实际应用，但可以相信，微观奥秘的揭示一定会对人类的生活产生深远的影响。
　　目前，科学家们认为，构成物质世界的最基本单元是比质子还小的夸克和轻子。北京正负电子对撞机的主要研究对象就是夸克、轻子家族中的两个成员——c夸克和τ轻子。τ—粲研究就是记录他们对撞时产生的物理量，搜索碰撞产生的新粒子。正负电子对撞机的任务是给这些粒子加速，为他们提供碰撞场所，记录碰撞数据。具体地说，对撞机是一种先进的加速器，是当前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实验、测量设备。(实习生 陈丹)

万月

自古以来，人们始终在不懈探索：世界万物究竟是由什么构成的？它有最小的基本结构吗？面对微观世界的“基本”粒子，人类不断寻找揭示其真实面目的手段。对撞机就是观察微观世界的“显微镜”。它能帮助我们了解物质微观结构的许多奥秘  
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