《大先生》陈和生院士：以拓荒之姿探微观，以坚守之力筑国之重器

《大先生》第四季第二期有幸邀请到了粒子物理学家，中国科学院院士，中国散裂中子源一期工程总指挥陈和生院士。他将带领观众走进高能物理的世界，探寻北京正负电子对撞机（BEPC）与中国散裂中子源这两大 “国之重器” 的诞生与发展历程，感受一代科学家为中国高能物理事业披荆斩棘的赤诚与担当。

高能启航：北京正负电子对撞机的时代征程

探索微观世界的奥秘，是人类科学征程的重要方向，而高能加速器正是叩开这扇大门的 “金钥匙”。早在上世纪70年代，我国便已将高能物理研究提上日程 ——1972年9月11日，周总理批示 “这件事不能再延迟了”，明确高能物理研究与高能加速器建设应成为科学院重点项目，1973 年，高能物理研究所依此指示成立。

1981年12月22日，邓小平同志在关于建设正负电子对撞机的报告上写下重要批示，为中国高能物理新时代按下 “启动键”。1984年10月7日，我国第一台大科学装置北京正负电子对撞机（以下简称BEPC）在北京西郊破土动工，邓小平同志亲自为基石培土；1988年10月16日凌晨，BEPC首次实现正负电子对撞，这一成就被称作我国继 “两弹一星” 后在高科技领域的又一重大突破，让中国迅速跻身世界八大高能物理实验研究中心之一。

学成归国：陈和生院士与对撞机的升级突围

1984年，陈和生结束美国麻省理工学院的深造，怀着 “中国的科学技术归根结底要靠中国人在自己的土地上发展起来” 的信念毅然归国。尽管他归国时，BEPC已经动工，未直接参与BEPC的一期建设，但他曾在德国及欧洲核子研究中心接触过同类设备，深知这一装置对中国高能物理的深远意义。

BEPC运行十年后，国际高能物理领域竞争日趋白热化，若不及时升级，中国在该领域的优势将逐渐丧失。1998年，陈和生接任高能所所长，首要任务便是为BEPC规划未来。2000年，他主持制定的 “中国高能物理和先进加速器发展目标” 获国家科技领导小组同意，BEPC重大改造工程位列其中。

挑战接踵而至——美国康奈尔大学的对撞机团队宣称将用 “麻花轨道” 方案抢占先机，其负责人曾在高能所担任3年高级顾问，对BEPC情况了如指掌，后期因为竞争关系更是对我国实施技术封锁。陈和生便带领团队反复论证，敏锐发现美国方案的缺陷，力排众议提出 “双环方案”，决心将BEPC性能提升100倍。

改造过程困难重重，原有隧道仅为单环设计，空间局促到两人并行都显狭窄，团队却在这样的条件下完成了双环搭建。最终，改造后的BEPCⅡ性能达到预期目标，而美国方案仅达到自身期望的七分之一，不得不宣布停用。如今，BEPC已运行30余年，仍在40-50亿电子伏特能区牢牢占据国际领先地位，成为高能物理领域的 “常青树”。

再筑重器：中国散裂中子源的诞生与使命

在BEPC持续领跑的同时，陈和生又将目光投向了另一台 “国之重器”—— 散裂中子源。1998年德国萨克森州发生高铁车轮断裂脱轨事故，101人不幸遇难，事故根源是车轮金属疲劳产生的肉眼看不见的隐秘裂纹。这一悲剧让陈和生意识到，我国亟需先进技术保障交通、工业等领域的安全，而中子因不带电荷、可穿透20多厘米的铝合金，是探测物质内部结构的理想 “探针”，散裂中子源正是制造这种 “探针” 的关键装置。

早在1999年，他主持编写的高能物理发展战略中，便将散裂中子源纳入规划，旨在解决金属疲劳检测、关键工程部件研发等国家战略需求。2006年2月，陈和生赴广东选址，最终通过地图在东莞找到一片荔枝林——这里周围有山、前方有高速公路，且靶站所需的 “每平方米承重 100 吨” 的基岩条件得以满足。

而建设初期条件极为艰苦，科研人员只能租用村民的拉鱼车进山勘探，车厢里满是刺鼻的鱼腥味儿；项目面临的技术挑战同样严峻——直线加速器的漂移管安装要求误差不超过10微米（约为头发丝的十分之一），最初安装一个便需要耗费两三天。

面对双重考验，团队始终以精益求精的标准推进工作：2011年工程正式动工后，仅用6年便在2017年8月28日实现首次打靶。当时国际同行曾提醒，“散裂中子源打靶鲜有一次成功，需准备十天半个月排查故障”，但陈和生团队凭借前期充分的准备，按下启动键后便成功获得中子流，最终创造了这一领域的国际先例。

中子之力：散裂中子源的应用与价值

中国散裂中子源深埋地下19米，由 8000 万电子伏特的直线加速器、16 亿电子伏特（速度达光速0.8倍，每秒可绕地球6圈）的环形加速器、靶站及实验终端组成。

自2018年投入运行以来，它已用于高铁车轮、航空发动机关键部件、深潜器及输油管道焊接工艺、汽车锂电池等领域的研究，解决了多个 “卡脖子” 问题。作为世界第四台脉冲型散裂中子源，它造价仅为国际同类项目的三分之一，且90%实现国产化，不仅填补了我国脉冲中子源及应用领域的空白，为物质科学、生命科学、资源环境、新能源等提供了世界级研究平台，还吸引了更多大科学装置落户粤港澳大湾区，成为区域科技发展的重要支撑。

科学信念：坚守与传承的高能人生

陈和生的科研之路，始终受严谨科学作风的指引——他曾师从丁肇中先生，丁先生 “一生未在科学上犯过错误” 的坚守深深影响了他。面对 “物理学黄金时代已过，高能物理到了天花板” 的说法，陈和生明确反对：人类目前仅了解5%的世界，暗物质尚未找到、暗能量连理论模型都没有，21世纪的物理学仍面临巨大挑战，“这个世纪需要新的爱因斯坦”。

从BEPC轰然撞开中国高能物理新时代大门，到散裂中子源成为探索微观世界的 “超级探针”，陈和生院士以拓荒之姿探索微观世界，以坚守之力铸就国之重器。

更多精彩内容，将在北京卫视于9月9日21：08分《大先生》第四季第二期播出。该节目是由北京市科学技术协会牵头，联合北京广播电视台，北京市科学技术委员会、中关村科技园区管理委员会，北京市教育委员会，北京市广播电视局，北京市财政局共同出品，北京科普发展与研究中心执行，北京广播电视台卫视频道中心承制的科学文化教育节目，让我们跟随陈和生院士的脚步，来到荒芜荔枝林蜕变为“国之重器”的现场，感受大科学装置背后科研工作者用青春书写的热血与坚守。