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李政道与北京正负电子对撞机

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1957年,杨振宁和李政道因发现弱相互作用下宇称不守恒获得了诺贝尔物理学奖,这是让亿万中国人为之振奋的事情。弱相互作用下宇称不守恒是粒子物理学(旧称高能物理)的研究范畴,彼时国内高能物理实验方面的研究几乎是一片空白。

粒子物理学是研究亚原子粒子及其相互作用的物理学分支。早期时科学家靠天吃饭,从宇宙射线中发现了很多粒子。后来依靠高能量的粒子相互碰撞成为研究粒子物理学的重要手段,因此能够为粒子提供巨大能量的加速器变得越来越重要,加速器的结构逐步朝对撞机演变,能量也是不断地提高。

大型加速器是烧钱的无底洞,很多人知道前几年杨振宁公开反对中国建造大型对撞机,殊不知早在几十年前中国就雄心勃勃地要建造大型加速器。早在1956年第一个科学发展十二年远景规划中就提出了建造高能加速器的设想。后来中苏关系恶化,中国建造大型加速器的设想变得更加强烈。杨振宁第二次访华的1972年,当时国内的科学家几乎是形成了统一思想要建造大型加速器,因此很多人想听听杨振宁的观点,没想到杨振宁给建造加速器泼下冷水。当时的《美籍中国物理学家杨振宁学术活动记录》中记下了杨振宁和中国科学家们的激烈交锋,杨振宁把在场的中国科学家辩得哑口无言。杨振宁的反对态度之坚决令在场的中国科学家手足无措,当然杨振宁也没料到国内那么多科学家赞同建造大型加速器。

季承在《李政道传》中写有“李政道主张建加速器,杨振宁反对……似乎只要李政道赞成的,杨振宁就反对。”这话不论是前面开头还是后面结尾,并不见得正确,尽管杨振宁的确反对建造加速器,李政道推动了北京正负电子对撞机的建成。

翻阅资料即可发现,1976年美国斯坦福加速器中心主任潘诺夫斯基和李政道讨论过,哪种加速器适合中国。他们的一致结论是一台能量几亿电子伏的正负电子对撞机。1977年2月李政道访华时得知中国早已拍板了能量高达4000亿电子伏的质子固定靶加速器的“753”工程,自己也是不赞同。同年12月,李政道、吴健雄、袁家骝联合署名把他们的反对意见反映给有关部门。反对的理由无非是耗资巨大,同时明确指出40亿电子伏的正负电子对撞机有其独特的价值,比较适合中国。

为了建造大型质子加速器,1981年3月高能物理研究所派出代表团访问费米实验室、斯坦福大学加速器中心、布鲁克海文实验室。在拜访李政道时,李政道再次表明了自己的反对意见,同时再次建议改做能量不是太高的正负电子对撞机。为此当年12月李政道专程访问中国,在与邓小平交谈时提出了自己对中国建造大型加速器的看法,邓小平立即拍板了李政道提出的方案。

在李政道的个人魅力影响下,斯坦福加速器中心主任潘诺夫斯基将斯坦福的正负电子对撞机的全部设计图纸交给中国科学家。中国科学家在此基础上进行了改进,将加速器的质心能量进一步提高。1984年10月7日,北京正负电子对撞机破土动工,1988年10月16日实现首次对撞。北京正负电子对撞机是中国第一台大型科学装置。在对撞机的建造过程中,李政道每年都要亲临,及时提出自己的意见建议。在后来的对撞机升级过程中,李政道也是积极出面支持。

倘若中国当初竭尽全力建造能量更高的质子加速器,从当今的视角看那定是走向歧途,也势必严重影响中国在其他科技领域的投入。北京正负电子对撞机运转30多年来,在特定能量段依然保持着世界领先的位置。对撞出的耀眼光芒中能看到李政道闪烁出的光芒。

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