中央廣電總臺中國之聲| 作者 朱敏
在科幻電視劇《三體》中，“三體人”通過自己的科技影響了地球上粒子加速器的運行，最終使得實驗的結果變得毫無規(guī)律可言，電視劇中出現(xiàn)的粒子加速器就是我國第一個大科學裝置——北京正負電子對撞機（BEPC）。
對撞機裝置長啥樣？它能幫我們做些什么？這樣一臺大型機器又“撞出”了怎樣的科研火花？
01
中國科學院高能物理研究所院，是電視劇《三體》的取景地之一，北京正負電子對撞機便放置于其西側的一棟建筑地下，占地57500平方米。
中國科學院院士、北京正負電子對撞機國家實驗室主任陳和生介紹，北京正負電子對撞機的工作原理就是正負電子加速后實現(xiàn)對撞。
陳和生：它要產(chǎn)生15億到20億電子伏特的電子和正電子，然后到對撞點進行對撞。我們有一個大型的探測器叫北京譜儀，把這個對撞點包起來，產(chǎn)生的所有粒子，我都記錄下來，就能夠知道對撞的物理過程產(chǎn)生了怎樣的科學現(xiàn)象。?
這座大科學裝置由長202米的直線加速器、輸運線、周長240米的圓型加速器（也稱儲存環(huán)）、高6米重500噸的北京譜儀和圍繞儲存環(huán)的同步輻射實驗裝置等幾部分組成。鳥瞰這座裝置，外型像一支碩大的羽毛球拍。
陳和生：首先用直線加速器產(chǎn)生電子，然后打靶產(chǎn)生正電子。要把它的能量加速到20億電子伏特，需要200米的長度，它是由一根根加速管加速的。“球拍”就是一個周長240米的儲存環(huán)，正負電子各一個環(huán)，到對撞點進行對撞。
北京譜儀是核心部件，也是獲取正負電子對撞產(chǎn)生信息的地方。中國科學院高能物理研究所研究員王錚介紹，北京譜儀就像相機的快門，能精準探測正負電子對撞后得到的粒子。
加速器曾被形象地譽為“原子擊碎機”，是物理學家了解微觀物質組成和運動規(guī)律的工具，到現(xiàn)在已經(jīng)為人類服務了近百年。
陳和生表示，北京正負電子對撞機研究構成物質的最小單元其相互作用的規(guī)律，“按照物理學最新的發(fā)展的認為，構成宇宙物質結構的最小單元，一類是比質子和中子還要小一個層次的夸克，還有一類是電子，宇宙線的繆子，還有各種各樣的中微子。研究范圍包括不同能量區(qū)域，30億到40億電子伏特的范圍就是我們BEPC研究的領域。”
02
作為我國第一個大科學裝置，北京正負電子對撞機凝聚了幾代人的心血。
1984年10月7日，北京正負電子對撞機終于破土動工。起初并非每個人都那么篤定，有人打了個比方：“以當時中國的薄弱基礎，要想建成正負電子對撞機就好比站在鐵路月臺上，想跳上一輛飛馳而來的特快列車，如果跳上了就飛馳向前，如果沒有抓住，就會摔下來粉身碎骨！”
歷時四年，我國科學家逐個攻破技術難題，依靠自己的力量終于將北京正負電子對撞機建成。
對撞機的成功轟動一時，1990年，經(jīng)過一年多的調(diào)試，對撞機正式運行，成為中國高能物理研究的“寶地”，一批在國際高能物理界有影響的重要成果隨之誕生。
1992年，北京正負電子對撞機使陶輕子的質量測量精度提高了將近一個數(shù)量級，讓我國在此領域占據(jù)領先地位至今，一些在國內(nèi)外引起轟動的物理新知都是依托該裝置取得的成果。
值得一提的是，這臺機器還能“一機兩用”。“球拍”的切線方向安裝了同步輻射裝置，實驗室能開展同步輻射相關的實驗，揭秘SARS病毒主蛋白酶結構、尋找SARS病毒克星、在分子水平上揭示砒霜治療白血病機理的研究等都是通過同步輻射裝置完成的。
03
盡管已經(jīng)36歲，經(jīng)過幾次改造后的對撞機仍然是領域內(nèi)的一流裝置。
陳和生：我們最近有一個非常重要的發(fā)現(xiàn)——膠子球。膠子球是粒子物理基本理論所預言的一個關鍵粒子，過去一直找不著，幾個月前，綜合各方面的實驗結果，我們認為已經(jīng)找到了這個粒子的候選對象，這是粒子物理方面的一項重大突破。
當前，科學家們正在對其加速器部分進行改造，它在高能量區(qū)段的亮度將再提高三倍，預計可以運行到2030年左右。
陳和生無數(shù)次地被問：研究正負電子對撞到底是有什么用的？
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他回答：“今天的科學是明天的技術，它會和世界上其他的粒子物理研究一起，為我們認識宇宙的微觀結構向前邁進一大步作出重要貢獻。”
