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)微觀結構的利器。新中國成立伊始，就十分重視科學技術的發(fā)展，支持中國的科學家們積極投入物質(zhì)結構的研究。當時，我國的經(jīng)濟力量還十分薄弱，但黨和國家仍然把高能物理研究提到了議事日程上。1956 年制訂的我國科學發(fā)展的十二年遠景規(guī)劃中就提出“制造適當?shù)母吣芗铀倨鳌钡臉嬒?。光榮之路必艱辛， 我國高能加速器的建設經(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電子對撞機的成功。

　　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家，在王淦昌教授的領導下， 赴蘇學習高能加速器的設計及建造。一年后，在前蘇聯(lián)專家的指導下，完成了2GeV 電子同步加速器的設計。但在1958 年的大躍進的形勢下，這一設計被認為是保守落后的，于是把方案改成15GeV 的質(zhì)子同步加速器。當時蘇聯(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計，而是在他們原有7GeV 的磁鐵截面加以修補，將能量勉強升高到12GeV。這樣修修補補的方案十分不理想，更談不上先進，遭到了我們設計人員的抵制，后來為錢三強教授所否決。

　　1959年末，蘇聯(lián)杜布納聯(lián)合核子研究所的科學家發(fā)明了螺旋線回旋加速器。當時在聯(lián)合所工作的中國科學家王淦昌、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流中能回旋加速器。這個建議很快得到采納，并在原子能研究所力一副所長的領導下，帶領一批同志去聯(lián)合所實習，進行設計，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計，回國后在原子能研究所二部成立了研究小組，繼續(xù)完善設計，并開展有關研制工作。但由于當時國內(nèi)的經(jīng)濟困難，這一方案很快就名存實亡，到1963年項目就被取消，僅保留一些有關等時性回旋加速器的理論研究，大部分同志轉向低能回旋加速器及直線加速器的工作。

　　1965年，由于當時中蘇關系的惡化，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。按照二機部錢三強副部長的指示，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。我們在理論設計的同時，還進行了選址，根據(jù)當時靠山隱蔽的方針，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)展給予了極大的關懷。1968年，二機部決定把高能加速器的隊伍集中到原子能研究所一部，成立高能籌建處。響應中央“面向實際面向應用”的號召，在1969年提出了一個直接為國防建設服務的“強流、質(zhì)子、超導、直線”方針，計劃建造一臺強流直線加速器，能量約為1GeV， 用于探索研究生產(chǎn)核燃料。與此同時，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50年代，我國科學家參與杜布納聯(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） 在學術會議上。

　　1972 年9 月，張文裕、朱洪元、何祚庥等18 位科學家聯(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，科學院必須把基礎科學和理論研究抓起來， 同時要把理論研究與科學實驗結合起來，高能物理研究和高能加速器的預制研究，應成為科學院要抓的主要項目之一”。遵照周總理指示，高能物理研究由二機部劃歸中國科學院主管。同年年底，中國科學院召開了香山會議， 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， 以張文裕為團長的高能物理代表團，對美國及西歐有關的高能物理實驗室進行了考察，在此基礎上提出了建造的40GeV 質(zhì)子同步加速器的方案，投資為4 億人民幣，計劃于1985 年建成。國家計委于1975 年3 月向國務院提出了“關于高能加速器預制研究和建造問題的報告”（“七五三”工程），得到了鄧小平同志的同意。周總理在病中批準了這個報告。但由于四人幫的破壞，這一計劃又擱淺了。

　　文革結束后，廣大科技人員歡欣鼓舞，感到真正施展才能的時期來到了。但是一種急于求成、脫離實際的情緒又抬了頭。1977 年11 月的“關于加快建設高能物理實驗中心的請示報告”中，提出了一個更為激進的計劃（“八七工程”）：在1987 年底，建設一個規(guī)?？膳c西歐核子中心相比擬的高能物理實驗基地，包括在1982 年底建成30GeV 的強流質(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“大躍進式”的計劃顯然與當時中國的國情不符。1980 年底，在基本建設緊縮、國民經(jīng)濟調(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。科學家們一起研究， 如何利用“七五三工程” 和“八七工程” 與之基地和設備進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論證，中國科學院提出了一個既適合我國國情、又能使我國高能物理研究進入世界前沿的正負電子對撞機方案，建造2×2.2GeV的正負電子對撞機。小平同志在聽取這個方案的匯報后給與了肯定，在批示中明確指出：“我贊成加以批準，不再猶豫”。1983年4月，國務院批準了這個計劃，同年12 月黨中央、國務院將其列入國家重點工程項目，定名為“8312 工程”，成立了以谷羽為組長的工程領導小組，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。但是在老一輩科學家的帶領下，幾代人百折不撓、堅忍不拔， 最后總算找到了一條成功的道路，使這個第八次上馬的北京正負電子對撞機（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。

　　2. 協(xié)力創(chuàng)新，一步登頂

　　對撞機是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，后建設對撞機。當時，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，相當于“一步登頂”，風險太大。在我們的隊伍中也有這樣的擔心，覺得BEPC 作為對撞機，其中包含許多頂尖技術，難度比一般加速器大得多，中國能造出來嗎？我們認真分析了我國科技和工業(yè)的狀況，認為研制對撞機的設備，雖然存在很大的挑戰(zhàn)，但完全可以充分發(fā)揮我們社會主義制度的優(yōu)越性，堅持改革開放下的自力更生，在集中統(tǒng)一的領導下，調(diào)動全國各方面的力量，協(xié)力創(chuàng)新，逐項攻關，有能力主要依靠自己的力量完成對撞機的建設，實現(xiàn)在高能加速器領域的“一步登頂”。

　　在1986 年初，也就是加速器破土動工的一年半后，磁鐵、高頻機、速調(diào)管、調(diào)制器等八大難度較高的專用設備試制成功后，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，沒有人再擔心是否能按期完成了。BEPC 在1988 年10 月按時建成，實現(xiàn)了正負電子對撞，接下來的問題是，BEPC 的主要性能——亮度， 到底能達到多高？這一問題到1988 年底，就是對撞后的兩個月，也得到了回答。BEPC 的亮度是世界上同能量加速器中最高的，為美國的正負電子對撞機SPEAR 的4 倍以上。BEPC 運行效率也達到70% 以上，又回答了能否長期穩(wěn)定運行的問題。不僅如此，它還是一臺“一機兩用”的裝置，利用電子繞圈發(fā)出的強大的同步輻射光源，可以開展物質(zhì)、材料、生物等方面的應用研究， 為我國同步輻射光的應用起了先導作用。

　　對撞機涉及一系列高技術，包括高精度磁鐵技術、電源技術、高頻微波技術，真空技術、束流測量技術、自動控制技術、輻射防護技術、精密機械和準直安裝技術等等，BEPC 的建造使我國的加速器和探測器技術跨越了20世紀的50–70 年代，一步進入了80 年代的國際先進水平，也推動了我國有關工業(yè)的提高。例如，BEPC 建造中發(fā)展了大功率速調(diào)管，應用于雷達和通訊， 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。對撞機工程研發(fā)的高技術設備， 不僅滿足了BEPC 的需求，也開拓了相關高技術產(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。

　　圖3 BEPC 總體布局 直線加速器產(chǎn)生的正負電子束流通過輸運線注入到儲存環(huán)中，積累、儲存、加速、對撞。安放在對撞點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驗?！?/p>

　圖4 BEPC 的注入器—正負電子直線加速器

　　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. 總結經(jīng)驗，繼續(xù)前進

　　紀念北京正負電子對撞機建成30 周年，回顧歷史、總結經(jīng)驗，對于展望未來、開拓進取是十分有益的。

　?。?）黨中央和國務院的親切關懷和大力支持是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懷和大力支持，不僅批準了工程建設，還專門為BEPC 成立了由國家計委（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導小組，直接對中央負責。國務院通過重大技術裝備領導小組辦公室，全面協(xié)調(diào)和落實工程中的重大非標設備的研制和建造。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工地，為BEPC 奠基和剪彩，給予全體工程建設者以極大的鼓舞。

　?。?）一支優(yōu)秀的科研工程隊伍是BEPC 成功的基礎

　　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60 年代中蘇在高能物理研究方面的合作終斷后，中國科學家都憋著一口氣，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身的精神，頑強拼搏，投入BEPC 工程的建設。

　　當時的工資還很低，在工程后期，李鵬總理為了鼓勵建設人員，特批的獎金也僅有每月15 元，但沒有人抱怨和計較。大家都很清楚，當時國家還很窮，要搞這樣先進的加速器，必須發(fā)揚艱苦奮斗的精神。正是有了這種精神， 很多人放棄了出國工作的機會。因為他們懂得，不能為眼前的利益而失去為祖國的事業(yè)做貢獻的機會。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，工程團隊堅持高標準、嚴要求，從材料選用、部件加工到設備運輸各個環(huán)節(jié)都做到一絲不茍，確保了工程質(zhì)量。

　?。?）發(fā)揮社會主義制度的優(yōu)越性，實施全國大協(xié)作是工程成功的關鍵

　　BEPC 設備要求的精度高、難度大，當時我國的工業(yè)水平與技術能力， 雖然具備完成建設的基本條件，但與國際先進水平相比還有明顯差距。但我們有社會主義的大協(xié)作，可以集中優(yōu)勢、組織攻關。在BEPC 建設過程中， 很多單位和企業(yè)都爭相承擔任務，先后投入工程建設的單位有近百個。他們不管困難多大，都以主人翁的態(tài)度，配備技術骨干，發(fā)揚艱苦奮斗、自力更生和團結協(xié)作的精神，攻克了一個又一個技術難關，圓滿完成了他們所承擔的各項任務。

　?。?）良好的國際合作環(huán)境加速了BEPC 工程的建設

　　BEPC 的建設充分利用了改革開放所帶來的良好國際合作環(huán)境。在BEPC建設過程中，中美高能物理聯(lián)合委員會發(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骨干到國外的實驗室短期培訓和實習，同時也請少數(shù)國外專家對關鍵技術進行指導。BEPC 第一塊樣機磁鐵，就是在美方專家指導下完成的。我們研制的第一根速調(diào)管的壽命只有250 小時，后來在美國SLAC 實驗室的專家?guī)椭?，改進了工藝，達到國際水平的2 萬小時以上。歐洲核子研究中心、德國DESY 實驗室和日本高能加速器研究機構等實驗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，使我們深切體會到，創(chuàng)新是十分重要的。BEPC的設計吸收消化了國際上對撞機的經(jīng)驗，也在某些方面具有自己的特色和創(chuàng)新點， 譬如BEPC 的磁聚焦結構具有自己的特色，滿足了高亮度和靈活性的要求； BEPC 在補償螺線管磁場采取了巧妙而獨特的辦法，解決了耦合校正的問題； BEPC 上的許多設備，都結合中國的具體條件，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。這個工程本身也證明了這—點?！闭驗槿绱耍珺EPC 建成后才能迅速投入高效運行，亮度超過其他機器，成為在τ/ 粲物理領域國際領先的對撞機，取得τ 輕子質(zhì)量精確測量、正負電子對撞強子反應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。而后來的北京正負電子對撞機重大改造（BEPCII）的成功，使我國繼續(xù)保持在τ/ 粲物理領域的國際領先地位，為取得更多更大的科學成果創(chuàng)造了條件。更重要的是， BEPC 為我國后來的大科學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基礎。

　　BEPC建成已有30年了，這是不平凡的30年。回憶過去，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、同步輻射應用和加速器技術推向一個新的高峰。我衷心希望年輕一代的科學家繼續(xù)發(fā)揚BEPC 的實事求是、無私奉獻、頑強拼搏的精神，在未來的歲月中取得更加輝煌的成就。