1988年10月16日：北京正负电子对撞机成功对撞的那一刻

1988年10月16日凌晨，中国科学院高能物理研究所的总控室灯火通明，科学家们屏息凝神，5时56分，我国第一座高能粒子加速器—北京正负电子对撞机开启了首次对撞实验，实验非常成功！当时，《人民日报》报道称，“这是我国继原子弹、氢弹爆炸成功、人造卫星上天之后，在高科技领域又一重大突破性成就”。

没有对撞机，世界会怎样

面对微观的粒子世界，科学家一直在寻找揭示其真相的手段，高能粒子加速器就是观察微观世界的“显微镜”，北京正负电子对撞机便是一种大型高能粒子加速器。

在著名科幻作家刘慈欣的小说《三体》中，曾经描绘过一个场景，三体人入侵地球，首先控制了地球上所有高能粒子加速器，结果导致地球科技发展陷入了停滞，人类文明深陷泥沼。没有了高能粒子加速器，真会产生这么大的影响吗？小说中的场景有些极端，但也从侧面说明了高能物理学和粒子加速器的巨大影响力，这些大型的科学装置的确是当今物理学取得突破的关键一环。我们熟悉的诺贝尔奖得主杨振宁、李政道都是粒子物理学领域的科学家。2012年，欧洲科学家凭借世界上最大的粒子加速器发现“上帝粒子”—希格斯玻色子粒子，也引起了全世界的轰动，相关科学家则获得了2013年的诺贝尔物理学奖。

中国对撞机的世界级成就

北京正负电子对撞机简称为BEPC，占地总面积达57500平方米，从天空俯瞰，它就像一个羽毛球拍，有一部分是圆形，有一部分是直的。正、负电子在对撞机内部可以加速到接近光速，并在指定的地点发生对撞，科学家则会观测对撞产生的粒子特征，从而进行研究。世界各国发展粒子物理实验研究主要依靠国际合作，但没有顶级的粒子加速器就无法在高能物理领域获得合作机会。BEPC投入运行之后，中国科学家才终于有了更多话语权，有条件作为东道国组织各国科学家进行大规模的物理实验，也取得了很多科学成果。

BEPC自1990年运行以来取得了很多研究成果，后来经过改造升级更是取得了世界级的科研突破，如：τ轻子质量的精确测量；20亿～50亿电子伏特能区正负电子对撞强子反应截面（R值）的精确测量；发现“质子-反质子”质量阈值处新共振态，引起了国内外高能物理界的广泛关注。

2009年7月，BEPC完成重大改造，成为国际上最先进的双环对撞机之一。新一代BEPC的成功使中国高能物理在加速器和探测器技术上实现跨越式发展，保持发展了中国的国际领先优势。2013年，新一代BEPC有了一个让物理学界振奋的新发现：某种粒子是由4个夸克组成的。在已知的物质世界中，强子（比如中子、质子与各种介子）均是由2个或3个夸克组成的—传统夸克模型认为，介子由1个夸克和1个反夸克组成，中子和质子是由3个夸克或3个反夸克组成。2013年中国科学家却发现了一个被命名为Zc（3900）的结构，是由4个夸克组成的，这成了当时整个基础物理学界的大新闻。

为“非典”做过贡献的对撞机

2003年，“非典”疫情肆虐，大量患者和医护人员罹难，疫情超出了医学界的想象。作为一个高能物理学的实验装置，北京正负电子对撞机是如何为解决“非典”做出贡献的呢？原来，在2002年，北京正负电子对撞机就建成了同步辐射系统，这是我国第一个专门用于生物大分子结构分析的同步辐射光束线实验站。在生物大分子光束线站，科学家首次获得了SARS病毒蛋白酶大分子结构。这套装置已成为我国结构基因组研究的一个重要平台。

化学界对同步辐射系统的利用更加普遍，在这个“大眼镜”的帮助下，2003年、2006年、2009年和2012年的诺贝尔化学奖均花落蛋白質晶体领域。为什么蛋白质晶体研究必须要利用同步辐射呢？原来对于蛋白质晶体研究来说，如果长时间辐照就会导致蛋白质死亡，无法获得其结构。但同步辐射比普通X射线源强度高，能够在蛋白质死亡前就获得晶体衍射数据，足够获知蛋白质的结构。SARS病毒蛋白酶大分子结构的研究，就是一种蛋白质晶体研究。

粒子加速器的同步辐射系统在材料科学、地球科学、化学化工、环境科学、生物医学、微电子技术、微机械技术和考古等研究领域也取得了一大批研究成果，改变着我们的生活。以考古学为例，2008年，法国发现大量白垩纪中期的动物化石，总共356种化石，全部夹在完全不透明的琥珀中。后来，古生物学家想到了同步辐射系统，在该装置的帮助下，琥珀所包裹的内部物质展现出来了，其中包括苍蝇、蚂蚁、蜘蛛、螨等生物，解决了古生物学家头疼了若干年的大难题。

现在，中国高能物理领域的科学家将对最前沿热点—希格斯玻色子粒子研究发起挑战，中国的新一代对撞机—环形正负电子对撞机，也正在规划建设中。希格斯玻色子粒子研究是世界物理学的前沿领域，建设新的大型对撞机也将给中国科学家带来全新机遇。届时，中国高能物理学家将邀请各国学者，一起在新的大型实验装置上展开探索，向新的科学高峰进军。 （杜 涉）