5月13日凌晨，北京正負(fù)電子對撞機(jī)重大改造工程（BEPCII）的對撞亮度在1.89GeV能量下達(dá)到3.01×1032cm-2s-1，勝利達(dá)到亮度的驗(yàn)收指標(biāo)。此前，BEPCII工程的直線加速器、探測器和同步輻射專用光運(yùn)行均已達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。至此，歷時5年、耗資6.4億元的北京正負(fù)電子對撞機(jī)重大改造工程圓滿完成。
中科院高能物理研究所所長、北京正負(fù)電子對撞機(jī)重大改造工程經(jīng)理陳和生介紹，5月19日，中科院組織有關(guān)專家對BEPCII的儲存環(huán)性能進(jìn)行了工藝測試，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)何多慧院士擔(dān)任專家組組長。現(xiàn)場測試結(jié)果表明BEPCII主要性能“亮度”達(dá)到了3.2×1032cm-2s-1，超過了驗(yàn)收指標(biāo)。BEPCII的性能已比改造前提高30多倍，是這個能量區(qū)域里美國康奈爾大學(xué)的加速器CESR曾創(chuàng)下的世界紀(jì)錄的5倍。
陳和生介紹，BEPC是在鄧小平同志親切關(guān)懷下建設(shè)的國家大科學(xué)工程，建成后迅速成為在30億到50億電子伏特能量區(qū)域居世界領(lǐng)先地位的對撞機(jī)，獲得了大批重要的物理成果，成為國際高能物理界的熱點(diǎn)之一。國際高能物理的發(fā)展要求BEPC進(jìn)一步大幅提高加速器和探測器的性能，實(shí)現(xiàn)更加精確的測量，去回答高能物理實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域許多重大的問題，探索新的物理現(xiàn)象。
從1999年開始，北京正負(fù)電子對撞機(jī)未來發(fā)展的預(yù)先研究已經(jīng)開始。改造工程最初計(jì)劃采用單環(huán)方案，使用麻花軌道實(shí)現(xiàn)多束團(tuán)對撞，亮度提高一個數(shù)量級左右。但由于受到BEPC豐碩科研成果的吸引，2001年美國康奈爾大學(xué)把一臺原先在高能量下運(yùn)行的對撞機(jī)轉(zhuǎn)到BEPC的能區(qū)工作（稱為CESRc），主要設(shè)計(jì)指標(biāo)對撞亮度與BEPC改進(jìn)升級的目標(biāo)相同。但是他們采用短平快的方法，聲稱能在2～3年內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。實(shí)際上，他們的短平快方法并不成功，CESRc只達(dá)到了設(shè)計(jì)性能的1/5到1/8。
“然而在當(dāng)時，如果BEPCII不改變方案，大幅度提高效能，我們將失去國際競爭力。”陳和生介紹，面對嚴(yán)峻的競爭，為了繼續(xù)保持在國際高能物理研究上的優(yōu)勢，中國科學(xué)家接受挑戰(zhàn)，迎難而上，提出了新的改造方案。
采用最先進(jìn)的雙環(huán)交叉對撞技術(shù)改造對撞機(jī)，設(shè)計(jì)對撞亮度比原來的對撞機(jī)高30～100倍，遠(yuǎn)高于康奈爾大學(xué)對撞機(jī)，使BEPCII將在世界同類型裝置中繼續(xù)保持領(lǐng)先地位，成為國際上最先進(jìn)的雙環(huán)對撞機(jī)之一。這個方案的驗(yàn)收指標(biāo)是將性能提高30倍，難度極大。
這個方案得到了科學(xué)界的支持和國家的批準(zhǔn)，并在2004年初開工建設(shè)，稱為北京正負(fù)電子對撞機(jī)重大改造工程。研究人員在參考國際先進(jìn)的雙環(huán)方案的基礎(chǔ)上，根據(jù)“一機(jī)兩用”的設(shè)計(jì)原則，巧妙地利用外環(huán)提供同步輻射光，并將硬X光的強(qiáng)度提高了一個數(shù)量級，滿足廣大同步輻射用戶的需求。
BEPCII工程于2004年1月動工，計(jì)劃工期5年，改造的主要目標(biāo)是提高對撞機(jī)的性能，使粲物理數(shù)據(jù)增加兩個數(shù)量級。
“我們邊建設(shè)邊提供同步輻射光，創(chuàng)國際先例。”陳和生說，盡管工程建設(shè)和調(diào)束的時間十分緊張，高能所仍堅(jiān)持以國家需求為己任，考慮到上海同步輻射光源尚未建成，為了保證國內(nèi)廣大同步輻射用戶研究工作的需要，主動將工程建設(shè)分為三個階段：直線加速器改造、儲存環(huán)改造和探測器改造，并克服重重困難，在每個階段都插入同步輻射運(yùn)行，最大限度地減少工程對同步輻射用戶造成的影響，創(chuàng)造了在大型加速器的建設(shè)過程中提供同步輻射專用光服務(wù)的國際先例。
今年4月下旬，開始本輪調(diào)束前，BEPCII/北京譜儀III進(jìn)行物理數(shù)據(jù)采集，僅用不到一個月的時間，就獲得了1億 ψ(2S)衰變事例，是目前世界上最大的在ψ (2S)共振峰上采集的數(shù)據(jù)樣本，數(shù)據(jù)質(zhì)量非常好。而改造前獲取1400萬事例要用三個多月的時間。
“BEPCII挑戰(zhàn)加速器建設(shè)和調(diào)試的難度極限。”陳和生透露，國際上成功的雙環(huán)電子對撞機(jī)的周長一般在2公里以上，而北京正負(fù)電子對撞機(jī)（BEPC）儲存環(huán)的周長短，只有240米。隧道原來是給單環(huán)設(shè)計(jì)的，空間狹小，現(xiàn)在要在隧道內(nèi)給正負(fù)電子束流各做一個儲存環(huán)，設(shè)備擁擠到了極點(diǎn)。國外成功的雙環(huán)對撞機(jī)是在80米距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)電子對撞再分開，BEPCII的對撞區(qū)非常短，必須在28米內(nèi)實(shí)現(xiàn)。
其次，多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)為首次應(yīng)用。為了繼續(xù)保持在τ—粲物理能區(qū)的先進(jìn)性，工程采用大量國際上的頂尖技術(shù)，而許多技術(shù)、設(shè)備是國內(nèi)從未有過的，而高能物理對撞機(jī)的加工精度往往比航天、航空領(lǐng)域的要求還要高。比如，對撞機(jī)必須使用多種先進(jìn)的超導(dǎo)設(shè)備，大多為國內(nèi)從未有過的，并為此建立大型氦低溫系統(tǒng)。其他首次應(yīng)用的技術(shù)還有加速器建造中的橫向反饋系統(tǒng)、超導(dǎo)高頻系統(tǒng)、超導(dǎo)磁鐵、全環(huán)軌道慢反饋、束團(tuán)流強(qiáng)檢測控制，探測器建造中的高分辨率晶體量能器、小單元氦基氣體漂移室、大型螺線管超導(dǎo)磁體、阻性板室（RPC）等。
據(jù)悉，BEPCII對撞亮度達(dá)到驗(yàn)收指標(biāo)的消息傳出，世界各大實(shí)驗(yàn)室的加速器專家，如歐洲核子研究中心（CERN）的副所長Steve Myers、大型正負(fù)電子對撞機(jī)LEP和大型強(qiáng)子對撞機(jī)LHC的調(diào)束運(yùn)行負(fù)責(zé)人CERN的Paul Collier博士、美國布魯克海文實(shí)驗(yàn)室（BNL）的著名加速器專家翁武忠博士、美國斯坦福直線加速器中心（SLAC）的趙午教授等紛紛在第一時間發(fā)來郵件表示祝賀。
- 相關(guān)新聞