粒子加速器利用電磁場將帶電粒子加速到高能量，是探索物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的利器。新中國成立伊始，就十分重視科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，支持中國的科學(xué)家們積極投入物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究。當(dāng)時(shí)，我國的經(jīng)濟(jì)力量還十分薄弱，但黨和國家仍然把高能物理研究提到了議事日程上。1956 年制訂的我國科學(xué)發(fā)展的十二年遠(yuǎn)景規(guī)劃中就提出“制造適當(dāng)?shù)母吣芗铀倨鳌钡臉?gòu)想。光榮之路必艱辛， 我國高能加速器的建設(shè)經(jīng)歷了七上七下的坎坷曲折，經(jīng)過幾代人艱辛的努力， 終于取得了北京正負(fù)電子對撞機(jī)的成功。

　　1. 七上七下，曲折艱辛

　　早在1957年，國家就選派了一批年青的科學(xué)家，在王淦昌教授的領(lǐng)導(dǎo)下， 赴蘇學(xué)習(xí)高能加速器的設(shè)計(jì)及建造。一年后，在前蘇聯(lián)專家的指導(dǎo)下，完成了2GeV 電子同步加速器的設(shè)計(jì)。但在1958 年的大躍進(jìn)的形勢下，這一設(shè)計(jì)被認(rèn)為是保守落后的，于是把方案改成15GeV 的質(zhì)子同步加速器。當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)正在建造的加速器最高能量為7GeV，這一建議就受到了蘇聯(lián)專家的“冷遇”， 說：如果中方要建造，唯一的可能不是重新設(shè)計(jì)，而是在他們原有7GeV 的磁鐵截面加以修補(bǔ)，將能量勉強(qiáng)升高到12GeV。這樣修修補(bǔ)補(bǔ)的方案十分不理想，更談不上先進(jìn)，遭到了我們設(shè)計(jì)人員的抵制，后來為錢三強(qiáng)教授所否決。

　　1959年末，蘇聯(lián)杜布納聯(lián)合核子研究所的科學(xué)家發(fā)明了螺旋線回旋加速器。當(dāng)時(shí)在聯(lián)合所工作的中國科學(xué)家王淦昌、朱洪元、周光召、何祚庥等， 建議我國建造一臺比較適合我國國情的強(qiáng)流中能回旋加速器。這個(gè)建議很快得到采納，并在原子能研究所力一副所長的領(lǐng)導(dǎo)下，帶領(lǐng)一批同志去聯(lián)合所實(shí)習(xí)，進(jìn)行設(shè)計(jì)，加速器的能量確定為450MeV。我們在1960年5 月完成了這臺加速器的初步設(shè)計(jì)，回國后在原子能研究所二部成立了研究小組，繼續(xù)完善設(shè)計(jì)，并開展有關(guān)研制工作。但由于當(dāng)時(shí)國內(nèi)的經(jīng)濟(jì)困難，這一方案很快就名存實(shí)亡，到1963年項(xiàng)目就被取消，僅保留一些有關(guān)等時(shí)性回旋加速器的理論研究，大部分同志轉(zhuǎn)向低能回旋加速器及直線加速器的工作。

　　1965年，由于當(dāng)時(shí)中蘇關(guān)系的惡化，我國正式退出杜布納聯(lián)合所，決定在國內(nèi)建造自己的高能加速器。按照二機(jī)部錢三強(qiáng)副部長的指示，在力一同志的主持下，又提出了建造一臺能量為3.2GeV 的質(zhì)子同步加速器，后來又把能量提高到6GeV。我們在理論設(shè)計(jì)的同時(shí)，還進(jìn)行了選址，根據(jù)當(dāng)時(shí)靠山隱蔽的方針，基地初步選在延安。盡管這一方案很快為文革的風(fēng)浪所摧折，但周恩來總理仍對高能物理的發(fā)展給予了極大的關(guān)懷。1968年，二機(jī)部決定把高能加速器的隊(duì)伍集中到原子能研究所一部，成立高能籌建處。響應(yīng)中央“面向?qū)嶋H面向應(yīng)用”的號召，在1969年提出了一個(gè)直接為國防建設(shè)服務(wù)的“強(qiáng)流、質(zhì)子、超導(dǎo)、直線”方針，計(jì)劃建造一臺強(qiáng)流直線加速器，能量約為1GeV， 用于探索研究生產(chǎn)核燃料。與此同時(shí)，原子能所二部的同志也提出了另外兩種方案，即煙圈加速器和分離軌道回旋加速器，為此曾有過一場論戰(zhàn)，雙方爭論不下。

圖1 20世紀(jì)50年代，我國科學(xué)家參與杜布納聯(lián)合核子研究所的合作研究。

這是王淦昌（右一）、趙忠堯（左一）、胡寧（左三）、周光召（左四） 在學(xué)術(shù)會(huì)議上。

　　1972 年9 月，張文裕、朱洪元、何祚庥等18 位科學(xué)家聯(lián)名上書中央， 希望重視高能物理的研究。周總理給張文裕先生、朱光亞先生寫了親筆回信， 指出：“這件事再也不能延遲了，科學(xué)院必須把基礎(chǔ)科學(xué)和理論研究抓起來， 同時(shí)要把理論研究與科學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來，高能物理研究和高能加速器的預(yù)制研究，應(yīng)成為科學(xué)院要抓的主要項(xiàng)目之一”。遵照周總理指示，高能物理研究由二機(jī)部劃歸中國科學(xué)院主管。同年年底，中國科學(xué)院召開了香山會(huì)議， 就高能加速器的規(guī)劃作了初步探討，并于1973 年初正式宣布，以原子能研究所一部為基礎(chǔ)成立高能物理研究所，張文裕先生為第一任所長。同年5 月， 以張文裕為團(tuán)長的高能物理代表團(tuán)，對美國及西歐有關(guān)的高能物理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了考察，在此基礎(chǔ)上提出了建造的40GeV 質(zhì)子同步加速器的方案，投資為4 億人民幣，計(jì)劃于1985 年建成。國家計(jì)委于1975 年3 月向國務(wù)院提出了“關(guān)于高能加速器預(yù)制研究和建造問題的報(bào)告”（“七五三”工程），得到了鄧小平同志的同意。周總理在病中批準(zhǔn)了這個(gè)報(bào)告。但由于四人幫的破壞，這一計(jì)劃又?jǐn)R淺了。

　　文革結(jié)束后，廣大科技人員歡欣鼓舞，感到真正施展才能的時(shí)期來到了。但是一種急于求成、脫離實(shí)際的情緒又抬了頭。1977 年11 月的“關(guān)于加快建設(shè)高能物理實(shí)驗(yàn)中心的請示報(bào)告”中，提出了一個(gè)更為激進(jìn)的計(jì)劃（“八七工程”）：在1987 年底，建設(shè)一個(gè)規(guī)模可與西歐核子中心相比擬的高能物理實(shí)驗(yàn)基地，包括在1982 年底建成30GeV 的強(qiáng)流質(zhì)子環(huán)形加速器，投資3 億元； 1987 年建成400GeV 質(zhì)子同步加速器，投資7 億元。這一“大躍進(jìn)式”的計(jì)劃顯然與當(dāng)時(shí)中國的國情不符。1980 年底，在基本建設(shè)緊縮、國民經(jīng)濟(jì)調(diào)整的方針下，這一方案再次被迫下馬。

　　圖2 1980 年“八七工程”下馬后，中國高能加速器事業(yè)受到了又一次挫折?？茖W(xué)家們一起研究， 如何利用“七五三工程” 和“八七工程” 與之基地和設(shè)備進(jìn)行高能物理和高能加速器的研究。

　　失敗和挫折使人們清醒過來，認(rèn)識到發(fā)展高能加速器必須合乎國情。1981 年，為了對“八七工程”下馬后的工作進(jìn)行重新調(diào)整，朱洪元、謝家麟先生等先后兩次赴美，在李政道教授及潘諾夫斯基等美國專家的幫助下，經(jīng)過國內(nèi)專家的深入研究和反復(fù)論證，中國科學(xué)院提出了一個(gè)既適合我國國情、又能使我國高能物理研究進(jìn)入世界前沿的正負(fù)電子對撞機(jī)方案，建造2×2.2GeV的正負(fù)電子對撞機(jī)。小平同志在聽取這個(gè)方案的匯報(bào)后給與了肯定，在批示中明確指出：“我贊成加以批準(zhǔn)，不再猶豫”。1983年4月，國務(wù)院批準(zhǔn)了這個(gè)計(jì)劃，同年12 月黨中央、國務(wù)院將其列入國家重點(diǎn)工程項(xiàng)目，定名為“8312 工程”，成立了以谷羽為組長的工程領(lǐng)導(dǎo)小組，要求在五年左右完成。

　　回顧從1957年到1983 年的這段歷史，高能加速器經(jīng)過了七上七下，真可謂坎坷曲折。但是在老一輩科學(xué)家的帶領(lǐng)下，幾代人百折不撓、堅(jiān)忍不拔， 最后總算找到了一條成功的道路，使這個(gè)第八次上馬的北京正負(fù)電子對撞機(jī)（BEPC）一往直前，將幾代人建造我國高能加速器的夢想變成了現(xiàn)實(shí)。

　　2. 協(xié)力創(chuàng)新，一步登頂

　　對撞機(jī)是80 年代加速器發(fā)展的主流，它比傳統(tǒng)的打靜止靶的加速器性能要好得多，但技術(shù)難度也大。

　　按照國際上高能加速器的發(fā)展過程，都是先建造打靜止靶加速器，后建設(shè)對撞機(jī)。當(dāng)時(shí)，就有人提出，中國連打靜止靶加速器都沒有做過，一步就要造對撞機(jī)，相當(dāng)于“一步登頂”，風(fēng)險(xiǎn)太大。在我們的隊(duì)伍中也有這樣的擔(dān)心，覺得BEPC 作為對撞機(jī)，其中包含許多頂尖技術(shù)，難度比一般加速器大得多，中國能造出來嗎？我們認(rèn)真分析了我國科技和工業(yè)的狀況，認(rèn)為研制對撞機(jī)的設(shè)備，雖然存在很大的挑戰(zhàn)，但完全可以充分發(fā)揮我們社會(huì)主義制度的優(yōu)越性，堅(jiān)持改革開放下的自力更生，在集中統(tǒng)一的領(lǐng)導(dǎo)下，調(diào)動(dòng)全國各方面的力量，協(xié)力創(chuàng)新，逐項(xiàng)攻關(guān)，有能力主要依靠自己的力量完成對撞機(jī)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)在高能加速器領(lǐng)域的“一步登頂”。

　　在1986 年初，也就是加速器破土動(dòng)工的一年半后，磁鐵、高頻機(jī)、速調(diào)管、調(diào)制器等八大難度較高的專用設(shè)備試制成功后，上面的問題就得到了初步的回答?？墒悄芊癜雌谕瓿?，四年還是六年，甚至八年？到1987 年初，批量生產(chǎn)的部件按質(zhì)按期陸續(xù)交貨，加速器隧道初具規(guī)模，250MeV 直線加速器調(diào)束成功，沒有人再擔(dān)心是否能按期完成了。BEPC 在1988 年10 月按時(shí)建成，實(shí)現(xiàn)了正負(fù)電子對撞，接下來的問題是，BEPC 的主要性能——亮度， 到底能達(dá)到多高？這一問題到1988 年底，就是對撞后的兩個(gè)月，也得到了回答。BEPC 的亮度是世界上同能量加速器中最高的，為美國的正負(fù)電子對撞機(jī)SPEAR 的4 倍以上。BEPC 運(yùn)行效率也達(dá)到70% 以上，又回答了能否長期穩(wěn)定運(yùn)行的問題。不僅如此，它還是一臺“一機(jī)兩用”的裝置，利用電子繞圈發(fā)出的強(qiáng)大的同步輻射光源，可以開展物質(zhì)、材料、生物等方面的應(yīng)用研究， 為我國同步輻射光的應(yīng)用起了先導(dǎo)作用。

　　對撞機(jī)涉及一系列高技術(shù)，包括高精度磁鐵技術(shù)、電源技術(shù)、高頻微波技術(shù)，真空技術(shù)、束流測量技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、輻射防護(hù)技術(shù)、精密機(jī)械和準(zhǔn)直安裝技術(shù)等等，BEPC 的建造使我國的加速器和探測器技術(shù)跨越了20世紀(jì)的50–70 年代，一步進(jìn)入了80 年代的國際先進(jìn)水平，也推動(dòng)了我國有關(guān)工業(yè)的提高。例如，BEPC 建造中發(fā)展了大功率速調(diào)管，應(yīng)用于雷達(dá)和通訊， 采用S 波段高功率速調(diào)管研制過程中形成的工藝，我國寬帶連續(xù)波30kW 彩電速調(diào)管，使其質(zhì)量和壽命有很大的提高。對撞機(jī)工程研發(fā)的高技術(shù)設(shè)備， 不僅滿足了BEPC 的需求，也開拓了相關(guān)高技術(shù)產(chǎn)品的國際市場，如：等梯度加速管、能量倍增器、高精度磁鐵、微波系統(tǒng)波導(dǎo)元件等高科技產(chǎn)品也生產(chǎn)并輸出美國、日本、意大利、韓國、巴西等國家，為中國贏得了榮譽(yù)。

　　圖3 BEPC 總體布局 直線加速器產(chǎn)生的正負(fù)電子束流通過輸運(yùn)線注入到儲存環(huán)中，積累、儲存、加速、對撞。安放在對撞點(diǎn)附近的北京譜儀開始工作，獲取對撞產(chǎn)生的信息， 北京同步輻射裝置也可以開展各種實(shí)驗(yàn)?！?/p>

　圖4 BEPC 的注入器—正負(fù)電子直線加速器

　　圖5 BEPC 的儲存環(huán)

　　圖6 安裝在BEPC 儲存環(huán)對撞區(qū)的北京譜儀BES

　圖7 在BEPC 上工作的北京同步輻射裝置BSRF　　

　　3. 總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，繼續(xù)前進(jìn)

　　紀(jì)念北京正負(fù)電子對撞機(jī)建成30 周年，回顧歷史、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，對于展望未來、開拓進(jìn)取是十分有益的。

　?。?）黨中央和國務(wù)院的親切關(guān)懷和大力支持是BEPC 成功的最大保證BEPC 作為國家重大科技工程，自始至終得到黨中央的親切關(guān)懷和大力支持，不僅批準(zhǔn)了工程建設(shè)，還專門為BEPC 成立了由國家計(jì)委（先為宋平， 后為張壽）、國家經(jīng)委（林宗棠）、中科院（先為谷羽，后為周光召）和北京市（張百發(fā)）各部門組成的工程領(lǐng)導(dǎo)小組，直接對中央負(fù)責(zé)。國務(wù)院通過重大技術(shù)裝備領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室，全面協(xié)調(diào)和落實(shí)工程中的重大非標(biāo)設(shè)備的研制和建造。鄧小平同志親自決策，對工程作出了多次重要批示，并先后兩次親臨對撞機(jī)工地，為BEPC 奠基和剪彩，給予全體工程建設(shè)者以極大的鼓舞。

　?。?）一支優(yōu)秀的科研工程隊(duì)伍是BEPC 成功的基礎(chǔ)

　　建造我國自己的加速器基地、發(fā)展高能物理事業(yè)，是幾代人夢寐以求的愿望。上世紀(jì)60 年代中蘇在高能物理研究方面的合作終斷后，中國科學(xué)家都憋著一口氣，決心在中國大地上建造自己的加速器。這一口氣就轉(zhuǎn)化為一股巨大的力量，有幸參加BEPC 工程的科技人員、工人和干部，都以滿腔熱情和忘我獻(xiàn)身的精神，頑強(qiáng)拼搏，投入BEPC 工程的建設(shè)。

　　當(dāng)時(shí)的工資還很低，在工程后期，李鵬總理為了鼓勵(lì)建設(shè)人員，特批的獎(jiǎng)金也僅有每月15 元，但沒有人抱怨和計(jì)較。大家都很清楚，當(dāng)時(shí)國家還很窮，要搞這樣先進(jìn)的加速器，必須發(fā)揚(yáng)艱苦奮斗的精神。正是有了這種精神， 很多人放棄了出國工作的機(jī)會(huì)。因?yàn)樗麄兌?，不能為眼前的利益而失去為祖國的事業(yè)做貢獻(xiàn)的機(jī)會(huì)。正是有了這種精神，很多同志放棄了節(jié)假日，自覺加班工作，許多人克服了家庭和生活上的困難，長期駐廠工作。正是有了這種精神，工程團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求，從材料選用、部件加工到設(shè)備運(yùn)輸各個(gè)環(huán)節(jié)都做到一絲不茍，確保了工程質(zhì)量。

　　（3）發(fā)揮社會(huì)主義制度的優(yōu)越性，實(shí)施全國大協(xié)作是工程成功的關(guān)鍵

　　BEPC 設(shè)備要求的精度高、難度大，當(dāng)時(shí)我國的工業(yè)水平與技術(shù)能力， 雖然具備完成建設(shè)的基本條件，但與國際先進(jìn)水平相比還有明顯差距。但我們有社會(huì)主義的大協(xié)作，可以集中優(yōu)勢、組織攻關(guān)。在BEPC 建設(shè)過程中， 很多單位和企業(yè)都爭相承擔(dān)任務(wù)，先后投入工程建設(shè)的單位有近百個(gè)。他們不管困難多大，都以主人翁的態(tài)度，配備技術(shù)骨干，發(fā)揚(yáng)艱苦奮斗、自力更生和團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神，攻克了一個(gè)又一個(gè)技術(shù)難關(guān)，圓滿完成了他們所承擔(dān)的各項(xiàng)任務(wù)。

　　（4）良好的國際合作環(huán)境加速了BEPC 工程的建設(shè)

　　BEPC 的建設(shè)充分利用了改革開放所帶來的良好國際合作環(huán)境。在BEPC建設(shè)過程中，中美高能物理聯(lián)合委員會(huì)發(fā)揮了重要的作用，李政道和潘諾夫斯基是其中的核心人物。在中美高能合作的框架下，我們根據(jù)工程的需要， 有針對性地派出技術(shù)骨干到國外的實(shí)驗(yàn)室短期培訓(xùn)和實(shí)習(xí)，同時(shí)也請少數(shù)國外專家對關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行指導(dǎo)。BEPC 第一塊樣機(jī)磁鐵，就是在美方專家指導(dǎo)下完成的。我們研制的第一根速調(diào)管的壽命只有250 小時(shí)，后來在美國SLAC 實(shí)驗(yàn)室的專家?guī)椭?，改進(jìn)了工藝，達(dá)到國際水平的2 萬小時(shí)以上。歐洲核子研究中心、德國DESY 實(shí)驗(yàn)室和日本高能加速器研究機(jī)構(gòu)等實(shí)驗(yàn)室的專家也給我們許多幫助。

　　（5）創(chuàng)新是BEPC 爭得并保持一席之地的根本

　　BEPC的成功，使我們深切體會(huì)到，創(chuàng)新是十分重要的。BEPC的設(shè)計(jì)吸收消化了國際上對撞機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，也在某些方面具有自己的特色和創(chuàng)新點(diǎn)， 譬如BEPC 的磁聚焦結(jié)構(gòu)具有自己的特色，滿足了高亮度和靈活性的要求； BEPC 在補(bǔ)償螺線管磁場采取了巧妙而獨(dú)特的辦法，解決了耦合校正的問題； BEPC 上的許多設(shè)備，都結(jié)合中國的具體條件，采用了創(chuàng)新的工藝。正如鄧小平同志在視察BEPC 工程時(shí)所指出的：“現(xiàn)在我們有些方面落后，但不是一切都落后。這個(gè)工程本身也證明了這—點(diǎn)?！闭?yàn)槿绱?，BEPC 建成后才能迅速投入高效運(yùn)行，亮度超過其他機(jī)器，成為在τ/ 粲物理領(lǐng)域國際領(lǐng)先的對撞機(jī)，取得τ 輕子質(zhì)量精確測量、正負(fù)電子對撞強(qiáng)子反應(yīng)截面的精確測量和新粒子X（1835）等一系列重要成果和一大批同步輻射研究成果。而后來的北京正負(fù)電子對撞機(jī)重大改造（BEPCII）的成功，使我國繼續(xù)保持在τ/ 粲物理領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位，為取得更多更大的科學(xué)成果創(chuàng)造了條件。更重要的是， BEPC 為我國后來的大科學(xué)裝置如三代同步輻射光源、散裂中子源等的發(fā)展， 打下了深厚的人才及技術(shù)基礎(chǔ)。

　　BEPC建成已有30年了，這是不平凡的30年?；貞涍^去，值得我們懷念和自豪。但是，我們決不能陶醉于過去的成績，要保持和發(fā)展所取得的一席之地，也是十分不易的，還要堅(jiān)持不懈地努力。我深信，只要我們發(fā)揮中華民族的聰明才智，在BEPC的基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新，我們一定能把我們高能物理研究、同步輻射應(yīng)用和加速器技術(shù)推向一個(gè)新的高峰。我衷心希望年輕一代的科學(xué)家繼續(xù)發(fā)揚(yáng)BEPC 的實(shí)事求是、無私奉獻(xiàn)、頑強(qiáng)拼搏的精神，在未來的歲月中取得更加輝煌的成就。