2021年1月，北京高能同步辐射光源完成主体钢结构施工，周长1.4公里的装置区正式成环。 潘之望摄

朝霞映红北京高能同步辐射光源项目。 卜向东摄

1978年的春天，全国科学大会在北京召开，“科学技术是第一生产力”的论断振聋发聩。这个春天，不仅仅是“科学的春天”，也是“播撒改革开放种子的春天”。

勇立改革开放潮头，要在前沿科技上取得突破、提升原始创新能力，建设一批大科学装置是当务之急。

为了更清晰地看到物质的微观结构，我国高能物理研究者率先迈步，1988年，在北京西郊玉泉路旁，我国首台大科学装置——北京正负电子对撞机正式建成，它就像一台“超级粒子大炮”，“撞”开了粲物理领域的大门，“撞”出了我国高能物理研究的30年领先。利用这个平台，全世界优秀的高能物理研究者汇聚在一起，合作探寻自然的奥秘。

改革开放45年，我国科研开放合作的大门越开越大。一束更“亮”的光即将从怀柔科学城发出，高能同步辐射光源的建设，将进一步照亮微观世界，帮助先进材料、航空航天、能源环境等各领域的科研工作者，孕育更多重量级的科研成果。

“从0到1”的突破

1988年10月16日清晨，在北京正负电子对撞机里，两束比头发丝还细的粒子流高速相撞，在电脑屏幕前，科研人员屏住呼吸，亲眼见证了这台“大国重器”第一个对撞数据的诞生。北京正负电子对撞机成为我国建成的第一台大科学装置，依托在其上的北京同步辐射装置，是我国第一座同步辐射加速器；大型探测器北京谱仪则是对撞机的“眼睛”，记录着每一束粒子对撞的飞行轨迹。

对此，《人民日报》曾经这样评论：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。而在此背后，无数科技工作者为了这一“撞”，苦苦奋斗了数十年。

大科学装置的“第一”，为何诞生在高能物理领域？“高能物理是人类探索未知世界的前沿学科，但在改革开放前，国内除了云南高山宇宙线观测站能做一些实验工作之外，我国在高能物理实验领域几乎是一片空白。”中国科学院高能物理研究所原副所长、研究员张闯回忆，虽然我国曾有建设质子静电加速器的经验，但要深入开展高能物理研究，建设高能量的电子对撞机是基础——这里说的“高能”，要达到十亿电子伏特以上。

如此大的工程，成果又“不能吃、不能喝”，自然遭到了反对，建设方案曾经“七上七下”，数易其稿。

契机出现在改革开放后，伴随着开放的脚步，北京正负电子对撞机的最终建设方案，在与各国高能物理学者的交流碰撞中优化形成。

张闯回忆，彼时，粲物理领域有着一片亟待发掘的“金矿”，在这一能区建造加速器，是我国高能物理研究的难得机遇。在高能所科研人员初步方案的基础上，各国专家及来华访问学者纷纷提出优化建议，“通过交流，我们对国际科学前沿有了更好的把握。”

1983年4月，北京正负电子对撞机建设方案获批。从项目奠基到建成，只用了短短4年时间，建设速度之快令世界为之震撼。作为当时世界上唯一研究陶-粲物理的大型正负电子对撞实验装置，北京正负电子对撞机的建成，不仅实现了我国大科学装置“从0到1”的突破，也让我国成功跻身当时的世界八大高能物理实验研究中心，一举登上了世界科技前沿的大舞台。

“与当时国际上同能区的对撞机相比，我们的亮度要高5至7倍，也就是说，我们做1天实验得到的数据量，他们要做5到7天。”全程参与了北京正负电子对撞机设计建设的张闯，语气里是满满的自豪。

站在世界科技前沿，科研人员并未停下脚步。很快，他们就对对撞机进行了大规模升级改造，将原本的单环结构升级为双环，在“跑道”中奔跑的正负电子束团数量也提升到了100对，再辅以各项改进，装置的亮度成功提升了100倍。

为什么装置要不断升级？这与高能物理的科研特性有关，通常来说，在单一能区，只有性能最好的加速器才能“存活”下来。“这是我们走出国门后的必然选择，既然登上了世界的舞台，能加入国际竞争，那就也必须接受挑战。”张闯说。

对撞机之眼——北京谱仪也不断向着更高精度迈进。“北京谱仪外表看着很普通，但要知道，我们测量的是粒子的动量、能量等数据，装置必须有极高的精度才能‘明察秋毫’。”中国科学院高能物理研究所研究员沈肖雁说，这个高9米、宽6.5米的“大家伙”，建设过程极为精细。以漂移室面板为例，其钻孔必须达到十万分之一米的加工精度，技术人员不断开展自主创新，最终顺利实现了技术指标。这样的例子，贯穿了谱仪设计、建设和运行的全过程。

全新、高性能的北京谱仪Ⅲ自2008年建成至今，始终“目不转睛”地记录着每秒上千个粒子高速奔跑、对撞、湮灭的轨迹。“随着改革开放的深入，我们深切感受到，国家的工业能力、经济实力在不断提升。”张闯说，在装置建设中，高质量的中国企业产品陆续在竞标中脱颖而出，这正是改革开放成果的生动写照。

第一条网线拉进高能所

互联网的出现，拉近了世界的距离，让人们“不出于户，以知天下”成为可能。鲜为人知的是，我国第一条互联网专线的建立，就与北京正负电子对撞机息息相关。

“高能物理是典型的基础研究领域，它是为全人类服务的，是没有国界的。”张闯说，围绕高能物理大科学装置组建国际合作组，推进科研工作，是高能物理科研领域的惯例。互联网诞生的标志，正是欧洲核子中心的科研人员为了解决身处世界各国的合作者获取数据不便的问题，搭建起的第一台万维网服务器。

北京正负电子对撞机投入运行后，科研人员也面临着同样的问题——科研数据如何更方便地让全世界的合作者共享使用。经过不懈努力，1993年3月，一条网络专线将我国与国际互联网相连，科研数据实现了24小时不间断传输。

可别小瞧这根细细的网线，它打开的，是科学研究开放合作的大门。

“改革开放前，在国内做科研，我们常常会陷入资料缺乏、信息滞后的困境，与国际上的同行几乎没有交流，更遑论合作了。”张闯回忆，那时，国内的科研人员很难了解到国际学术界的最新研究成果，开展课题研究大多是“单打独斗”。

1979年中美建交时，两国在高能物理领域开展合作的协议也同步签署。“改革开放为我们科研人员创造了一个良好的国际环境。”对此，张闯深有体会，“合作就是形成合力，在这个过程中，双方都能得到提升，实现共赢。”

以北京正负电子对撞机为核心，早在1989年，我国科研领域首个国际合作组——北京谱仪国际合作组就宣布成立，邀请全世界的高能物理研究者共同参与研究。1993年，沈肖雁进入高能所工作，并很快加入其中。

“那时，我们与国际同行之间已经可以通过电子邮件即时交流。最新科研信息的获取，对科研工作的推进非常重要。”沈肖雁表示，国际合作组的建立和发展，正和着改革开放的步伐。不过，对国内的科研工作者来说，怎样与国际同行高效合作，是一个新的课题。

学术争鸣是一个必经的过程。沈肖雁回忆，在利用北京谱仪数据对西格玛粒子的分析过程中，中国组与日本合作组成员曾围绕分析结果争论了两年多。“我们的装置聚焦低能区强相互作用的研究，这个领域的理论亟待实验的检验，因此在选择解释数据的理论模型时，双方出现了分歧。”沈肖雁介绍，经过反复沟通、证明，双方终于确认，两个理论模型殊途同归。最终，这篇论文成功发表，并成为北京谱仪实验的高被引文章之一。

北京谱仪获取的数据全部面向国际合作组开放。资源的交流共享，碰撞出最顶尖的科研成果：完成Tau轻子质量的精确测量、发现奇特强子态、实现世界上最精确正反科西超子衰变参数和不对称性测量……一个又一个里程碑式的新发现不断出现。特别是北京谱仪Ⅲ国际合作组，短短十几年间，已在国际一流刊物发表论文500多篇，产出了丰硕的科研成果。

最“亮”的光即将发出

截至目前，北京谱仪Ⅲ国际合作组已经吸引了来自18个国家和地区的70余个研究机构、600余位科研人员参与其中，这是国内正在运行的最大国际合作组。“在粲物理领域，我们已当之无愧的站在了国际最前沿。也正是围绕着北京谱仪，我们聚集了这一领域的世界顶尖人才。”沈肖雁表示，这是国际通行的也是符合科学研究规律的做法，大科学装置不仅是科学探索的高地，也能成为汇聚人才的高地。

大科学装置还是人才培养的摇篮。“大科学装置的‘大’，表现之一就在于它汇聚了数十万个组件，它的成功建设，是电子学、软件设计等各类尖端技术综合而成的结果。”沈肖雁说，大科学装置的建设和运行，不仅培育出了一批优秀的高能物理基础研究者，其积累的技术和人才还惠及我国上海光源、中国散裂中子源等大科学装置建设。年轻人参与其中，是一个极好的学习、实践机会，能成长为具有国际视野的全方位、复合型人才。不少学生在毕业后加入了自动驾驶、芯片设计等高科技公司，就业范围不断拓展。

目前，在怀柔科学城，由高能所承建的高能同步辐射光源正在加紧建设。它是第四代同步辐射光源，与第一代光源北京同步辐射装置相比“连跳三级”。建成后，全球最“亮”的同步辐射光将从这里发出。这束光，比常规的X光能级要高10多个数量级，能帮助各学科“照亮”分子、原子层面的结构，推动研究进一步深入。

与北京正负电子对撞机相比，高能光源将为全世界科研工作者搭建一个更广阔的应用平台。张闯用9个字来概括它：高性能、多用户、多学科。“高能光源的用途不再局限于高能物理领域，生命科学、材料科学、物理学、化学、能源、环境、医药……想把物质结构看得更精细，都可以来到高能光源这个平台。未来，高能光源的用户将会非常多，全世界的人才也会被这束光吸引而来。”张闯的语气中透着自信。

比如，有了高能光源，对于蛋白质的研究便可以精细到原子在分子中的排布，通过结构解析认识蛋白质的功能，进而促进生物学研究和药物设计等。再比如，面对关键材料器件内部的分子排布、损伤成因和应力分析等需求，高能光源也能提供强有力的研究手段。

目前，怀柔科学城已布局了40余个大科学装置和科教设施，成为全球大科学装置最密集的区域之一。“高能光源作为科研平台，还能与周边的设施、平台互补，形成大科学装置集群，进一步增强吸引力和凝聚力。”对未来，张闯充满信心，“我相信，这个集群一定能成为改革开放的重要科学阵地，真正成为全世界科学家和人才汇聚的地方，产出更多的原创性科研成果。”

对话亲历者

中国科学院高能物理研究所原副所长、研究员张闯：

不断向科学前沿开拓

记者：是怎样的契机，让您迈入加速器研究这一科研领域的？

张闯：我大学就读于清华大学工程物理系，专业方向就是做加速器研究。毕业后，我被分配到辽宁省的一处煤矿上工作，挖过矿，也做过技术员。那时候，工友开玩笑地对我说：“等我们煤矿挖完了，你就来这矿坑里造你的加速器。”

1975年我来京出差时，从我的老师张礼教授那里听说，国家要启动高能加速器的预制研究，我立刻跑到高能所毛遂自荐。没想到，机会真的来了，很快我就接到了工作调动的函件。来到高能所后，我真切地感觉到自己走进了科学的殿堂，所有人都抱着“追科学、追世界”的紧迫感在工作。但那时候，我们和世界同行的交流比较有限，我本人有幸被派往美国访问，当时国内外科研水平的巨大差异，受到极大地震撼，也增强了这种紧迫感。

记者：在您看来，改革开放对我国高能加速器的建设，以及高能物理领域的发展有哪些帮助？

张闯：改革开放后，我们敞开胸怀、拥抱世界。通过国际交流和合作，我们找到了既能达到国际先进水平，又符合我国国情的高能加速器建设思路，选择了建设北京正负电子对撞机的方案。选对方向，接下来就是高能所几代科研人员的团结、创新和奉献，我只是其中的一员而已。从北京正负电子对撞机到高能同步辐射光源，我国高能物理和相关学科的发展过程，正是改革开放推动经济社会发展的生动写照，我也非常幸运能亲身参与其中。

记得刚开始做高能加速器设计的时候，整个高能所也只有一台晶体管型的计算机，所里的科研人员都要用它开展科研工作。当时写程序，要在一条长长的纸带上打孔，再让电脑去“读”这些看起来像是“盲文”的孔洞组合。设计、计算、穿带、输入……一套流程下来，常常会因为各种问题，或是计算机本身的不稳定，导致出错，工作效率很低。我们通常白天准备程序和数据，晚上到计算机上工作，开展加速器设计计算。但就是在这样的条件下，我们依然完成了质子同步加速器的物理方案设计。后来我们有了更好的计算机和科研条件，成功建设了北京正负电子对撞机，并让它“一路领先”地跑到了今天。

记者：经过30多年的努力，我国在高能物理领域的研究已经走到了怎样的高度？

张闯：短短30余年，我们在高能物理领域通过大科学装置的建设，不断汇聚人才，持续取得成果，终于追上了世界发展的脚步，实现了从“跟跑”到“并跑”，甚至在部分领域“领跑”的巨大成就。站在科学研究的前沿，我们还要继续向更前沿开拓，高能加速器将与其它大科学工程一起，为推动人类认识物质世界的规律、为加速我国科学技术的发展做出贡献。