正负电子对撞机（正负电子产生对撞的设备）

原理

正负电子对撞机

陨石中的正负电子对撞机制

用经加速器加速的高能粒子轰击静止的靶，就像在一起交通事故中的一辆汽车撞到一辆停在路边 的汽车上，撞车的能量很大一部分要消耗到使停在路边的汽车向前冲上，碰撞的威力就不够大。如果使两辆相向开行的高速汽车对头相撞，碰撞的威力就大许多倍。基于这种想法，科学家们在70年代初研制成功了对撞机。世界上已建成或正在兴建的对撞机有10多台。科学发现自然，自然验证科学。发现自然界自我组装生成的电子正负电子对撞机制的存在。

历史渊源

正负电子对撞机

1989年12月8日，北京正负电子对撞机同步辐射装置通过国家鉴定。由29位专家组成的鉴定委员会认为，北京正负电子对撞机同步辐射装置开始投入运行，为自然科学研究、技术科学发展和工业应用提供了良好的条件，必将对促进各学科的相互渗透和对诸多领域学科的发展带来巨大的推动。

正负电子对撞机

1989年对撞机投入高能物理实验，建立了以中国科学家为主导的北京谱仪合作组，美国十多所大学和研究所的科学家参加合作研究，在τ-粲物理领域做出了国际一流的成果，例如中美科学家1991年在北京谱仪上合作完成的τ轻子质量的精确测定，被李政道教授誉为当年“高能物理界最重要的发现”。

对撞机又作为同步辐射装置，在凝聚态物理、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应用研究领域取得了一大批骄人的成果。利用同步辐射光对高温超导材料进行的深入研究；对世界上最大尺寸的碳60晶体以及在0.1-0.3微米X射线光刻技术的研究均取得重要突破；在微机械技术方面，制成了直径仅4毫米超微电机，这种电机将能在医疗、生物和科研等方面有独特的用途。

研究未有穷期。为探索物质奥秘并造福人类，我国科学家将在不断认识微观世界的跋涉中继续奋进。

正负电子对撞机

改造工程采用的是世界先进的双环交叉对撞方案，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，对撞机性能将提高100倍。不过，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，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，而高能物理对撞机的加工精度比航天、航空领域还要高。

北京正负电子对撞机在我国大科学装置工程中赫赫有名，为示范之作。1988年10月16日凌晨实现第一次对撞时，曾被形容为“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”。北京正负对撞机重大改造工程的实施，将让这一大科学装置“升级换代”，继续立在国际高能物理的前端。

先进行列

正负电子对撞机

同时，作为典型的大科学装置工程，对撞机建设规模巨大，大量采用世界上最先进的高技术，具有投资高、投入人力资源量大和建造周期长等特点。1984年10月，北京正负电子对撞机动工兴建，在当时的国民经济发展形势下，国家向对撞机投入了2.4亿元。

当年在北京西郊玉泉路，邓小平兴致勃勃地为北京正负电子对撞机动工挥锹送出第一块奠基土。针对当时对撞机建设是否“超前”的争议，他对周围人说：“我相信，这件事不会错。”

谈到北京电子正负对撞机，中科院院长路甬祥说，“我们很难设想用别人的仪器，观测到人家没有观测到的现象。”

“北京正负电子对撞机建成，奠定了中国在国际高能物理界的地位。”陈和生1984年到高能所工作，到2003年接受对撞机重大改造工程经理一职时，已在高能所工作近十年。

北京正负电子对撞机重大改造工程完工后，将成为世界上最先进的双环对撞机之一。

科技创新

走进高能所大楼，经常能碰到来为对撞机做实验的外国科学家。陈和生有时候会给他们解释一楼大厅两边墙上的两排字。一排是周恩来总理1972年9月给18位科技工作者来信的重要批示：建立我国自己的高能物理试验基地“这件事不能再延迟了”，另一排就是邓小平在对撞机第一次成功对撞后所说的“中国必须在世界高科技领域占有一席之地”。

对撞机的建成大大促进了我国高能物理的国际合作。中国通往互联网的最早出口就在高能所，并且最早使用网页来交流信息，那时候，大部分电脑还停留在孤岛和字符时代。

国际合作是世界各国发展粒子物理实验研究的基本方式，但直到北京正负电子对撞机建成并投入运行之后，中国才终于有条件作为东道国组织多国科学家参与的、大规模的物理实验，进行中方为主的国际合作。

正负电子对撞机

“任何一个大科学装置，都会自然而然成为一个小型科学研究中心。”陈和生说，高能所的定位就是以大科学装置为依托的多学科综合性研究机构。

和高能物理研究打了一辈子交道的方守贤院士认为，高能加速器是最前沿的科学技术，必然向经济技术领域转移，并产生巨大效益。北京正负电子对撞机的建成运行，在国内发挥了示范作用，也使我国电子学、微波和高频、超高真空等方面有了较大突破和提高，有力地推动了我国机械、电子工业技术的发展。

“这里会是科技创新的沃土。”陈和生说，北京正负电子对撞机重大改造工程建设大量采用国际上先进的高精尖技术，对于我国相关高科技技术和产业来说，又将是一次重要的发展机遇。

伟大贡献

文字实录

[主持人]:

正负电子对撞机

[张闯]:

我注意到在网上很多网友谈到欧洲强子对撞机的时候有很多评论。特别是说看了以后才知道这个东西非常微妙，也有的说看了以后才知道我们中国还有多大的差距，也有的网友很关心，说我们中国也参加了这个合作。有的说我们的贡献是不是太小了。还有的说，我敢肯定中国也有，而且将来一定会有更好的。我们知道网友对这个事情非常关心，中国在这方面到底是什么情况。

[张闯]:

我们也有一个对撞机，就是北京正负电子对撞机，我们说有两个，一个是原来的单环的北京正负电子对撞机，1984年破土动工，小平同志亲自为它奠基，到1988年正式对撞，工作了大概20年左右，21世纪初期我们进行了改造，建造了双环的北京正负电子对撞机，这个机器是我们所工作的园区叫套和颤物理园区，这在国际上占领先地位的，而且它建立了以北京谱仪为基础的国际合作，这是一个非常前沿的、先进的国际合作组，在这个领域中取得了很好的成果。

[张闯]:

我看到一个杂志上有一篇文章。他就讲到成千上百的美国科学家飞到北京来参加北京的试验，经过最近的改造，北京正负电子对撞机性能有了提高，成为国际领先的对撞机。我们国家经过这么多年的努力，在国际究领域里面占了很大的作用。

[陈国明]:

北京正负电子对撞机能量比较低，只有3.5金伏，和我们讲的LHC相差三个量级。但是它做的工作的物理意义很重要的，它和LHC的内容不一样。我们知道讲6个夸克，正反夸克强子下面一个分类，叫做介子，假如有三个夸克组成的叫做重子，也是强子里面的重。还有没有其他的物质形态？比如有四个夸克组成的、五个夸克组成的，有很多胶子组成的胶子球，基本的物质形态假如不是我刚才讲的介子和重子，那就是重大突破，就是我们物质世界新的物质形态，这对以后的应用也是无可估的。

[陈国明]:

北京的正负电子对撞机主要是想找这些东西，有没有这些新的物质形态，普通的物质是由质子、中子组成的，都是三个夸克组成，叫做重子。假如都是重子，5夸克、6夸克，就是胶子球的，这样的话，是完全不同物质形态不一样，就会造成其他的物质形态了，这就是非常重要的。

[主持人]:

这也是我们北京正负电子对撞机研究的目的。刚才张老师介绍了，北京的正负电子对撞机最早是从1984年开始动工，当时的情况，80年代初期，应该说，我们的科研环境，包括经费，可能经济环境还不是很好，包括您说小平同志都很重视破土的奠基仪式，为什么会得到国家这么大的重视？

[张闯]:

刚才主持人问到了，当初对撞机建立的时候也有这样的争论，中国这样一个发展中国家，想做加速器、对撞机是一个长远的目标，不能解决当前最紧迫的研究，到底应该放在什么样的地位，小平同志在对撞机建成以后，1988年视察了北京的正负电子对撞机，他作了一个很重要的讲话，这个讲话就是中国要在高科技领域占有一席之地。一开始小平同志举了一个例子。

[张闯]:

谈到对撞机，我先说一个故事，有一位欧洲的朋友，这个朋友就是我们强子对撞机的研究所所长，小平同志会见了他，他当时就问小平同志一个问题，就是说中国经济也不太发达，为什么要搞这个东西？小平同志回答说，这是为了将来，为了长远的发展。小平同志接着说，中国一定要发展高科技，要在国际高科技领域里面占有一席之地。回头看小平同志当时的讲话，确实非常有远见。

重大成果

它曾为非典研究作过贡献。北京正负电子对撞机的同步辐射系统曾于2002年建成我国第一个专用于生物大分子结构分析的同步辐射光束线和实验站，这套装置已成为我国结构基因组研究的一个重要平台。在生物大分子光束线站上，首次获得了SARS病毒蛋白酶大分子结构。

自然界自存在的正负电子对撞机制。