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北京正负电子对撞机

一、相关背景

对撞机是高能加速器的一种，其主要作用是积累并加速由前级加速器注入的两束粒子流，达到一定束流强度及一定能量时使其在相向运动状态下进行对撞，以产生足够高的有效相互作用能量和反应率，精确测量高能粒子对撞的产物，开展高能物理实验，深入研究物质微观结构及相互作用。按照对撞粒子的种类，对撞机可分为电子-电子（正电子）对撞机、质子-质子（反质子）对撞机、电子-质子对撞机和重离子对撞机等。　

二、建设历程

北京正负电子对撞机（BEPC）由注入器、储存环和谱仪（BES）等组成，是我国第一个高能加速器，于1988年建成。它仅用4年时间,创造了国际同类工程中建设速度快、投资省、质量好、水平高的奇迹。1990年，BEPC工程获国家科技进步特等奖。《人民日报》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”，“它的建成和对撞成功，为我国粒子物理和同步辐射应用开辟了广阔的前景，揭开了我国高能物理研究的新篇章”。2004～2009年，BEPC进行了重大升级改造（称为BEPCII），BEPCII 加速器与探测器的设计与建设在整体上采用了国际最新技术，自主进行的加速器物理设计采用创新性的双环方案，利用了原有隧道，自主研制的设备超过85%，大部分达到了国际先进水平，部分达到了国际最好水平。它使中国的加速器、探测器技术实现了又一次跨越，为中国继续保持和发展在 -粲物理实验研究领域的国际领先地位奠定了基础。

2009年5月，BEPCII对撞亮度达到3.2×1032cm-2s-1，7月通过国家验收，随即进入提供用户实验的正常运行状态，并在运行中逐步提高对撞亮度。2011年4月，在Ψ(3770) 能区进行高能物理取数时，对撞亮度达到6.492×1032cm-2s-1。2012年5月，在J/Ψ能区取数运行，对撞亮度达2.92×1032cm-2s-1，均超过BEPC同样能区对撞亮度的60倍。目前，BEPCII对撞亮度记录达到7.08×1032cm-2s-1。

三、运行成果

北京正负电子对撞机的运行使我国的高能物理研究取得了突破性进展，获得了τ轻子质量精确测量、R值测量和发现新共振态粒子等一批重大成果，国际权威的《粒子物理手册》引用BES国际合作组的实验数据约600项，在τ-粲物理的实验研究领域处于国际前沿地位。

北京正负电子对撞机为“一机两用”装置。它的同步辐射装置（BSRF）每年为高能物理实验提供5～6个月的对撞运行束流，为同步辐射用户提供约3个月的专用光束流，同时，在对撞模式下，有6条光束线可以提供兼用光用户使用。成为开展凝聚态物理、材料科学、生命科学、资源环境及微电子技术等多学科交叉前沿研究的大科学平台。近年来，具有国际影响力的成果，如“SARS冠状病毒蛋白酶的三维结构的解析（2003年）”、“菠菜主要捕光复合物（LHC-II）2.72Å分辨率的晶体结构”测定（2004年）、“分子水平揭示中药（砒霜）治疗白血病的机理”（2010年）、“简单、快速、低剂量硬X射线相位衬度CT成像取得重要突破”（2010）等都是依托BSRF获得的。

北京正负电子对撞机也有力地促进了我国相关领域高技术的发展，包括高频、微波、高精度磁铁与电源、精密机械、超高真空、核探测器、快电子学、自动控制、计算机和网络技术、核成像和核医疗等。高能物理的国际合作，使得中科院高能物理研究所在上世纪80年代中期成为中国在国际互联网的第一个节点，对信息技术的发展做出了历史性的贡献。

北京正负电子对撞机鸟瞰图