北京正负电子对撞机概况

北京正负电子对撞机概况

北京正负电子对撞机简称:BEPC

北京正负电子对撞机是世界八大高能加速器中心之一。

北京正负电子对撞机（BEPC）是我国第一台高能加速器，是高能物理研究的重大科技基础设施。由长202米的直线加速器、输运线、周长2 40米的圆型加速器（也称储存环）、高6米重500吨的北京谱仪和围绕储存环的同步辐射实验装置等几部分组成，外型象一只硕大的羽毛球拍。正、负电子在其中的高真空管道内被加速到接近光速，并在指定的地点发生对撞，通过大型探测器--北京谱仪记录对撞产生的粒子特点。科学家通过对这些数据的处理和分析，进一步认识粒子的性质，从而揭示微观世界的隐秘。

北京正负电子对撞机核心部分北京正负电子对撞机是1984年作为国家重点工程之一确定的中美科技合作项目，总投资为2.4亿元，由中科院高能物理所负责建筑。工程建筑总面积达57500平方米，形似一个庞大的“羽毛球拍”，由电子注入器、储存环、探测器、核同步辐射区、运算中心等5个部分组成。

[编辑本段]建设工程

早期工程

1972年8月，张文裕等18位科技工作者给周恩来总理写信，反映对进展中国高能物理研究的意见和期望。

1972年9月11日，周恩来总理对关于建设中国高能加速器实验基地报告的复信中指示：“这件事不能再延迟了。科学院必须把基础科学和理论研究抓起来，同时又要把理论研究与科学实验结合起来。高能物理研究和高能加速器的预制研究、应该成为科学院要抓的要紧项目之一。”

1973年初，经国家批准，中国科学院高能物理研究所正式成立。

1975年3月，国家计委向国务院提出了《关于高能加速器预制研究和建筑咨询题的报告》（七五三工程)。刚刚复出主持中央工作的小平同志同意了那个报告,并转送周总理批示。

1977年，邓小平同志在国家科委、国家计委《关于加快建设高能物理实验中心的请示报告》（八七工程）上批示：“拟同意”。

1981年1月，国家计委决定停止十三陵“高能物理实验中心”的筹建工作(即八七工程)，对玉泉路高能加速器预制工程提出调整方案。

1981年1月10日,小平同志对聂华桐等14位科学家的信做了批示：“请方毅同志召集一个专家会议进行论证”，讨论高能加速器的建筑方案。

1981年9月22日-25日，中科院数理学部在北京召开“2.2GeV正负电子对撞机预制研究方案论证会”。会议对高能所提出的注入器、储存环和探测器的预制研究项目进行了讨论，决定开展对撞机工程预制研究。

1981年5月，高能所在征求国内外专家意见的基础上提出了建筑2×22亿电子伏正负电子对撞机的方案，在由国家科委和中国科学院召开的专家论证会上得到原则通过。

1981年12日22日，邓小平同志在中国科学院关于建筑2.2GeV 正负电子对撞机建议报告上批示：“这项工程进行到那个程度不宜中断，他们所提方案比较切实可行，我赞成加以批准，不再犹虑。”

1982年1月21日，高能所向中科院报送《玉泉路工程调整打算任务书》，打算建筑一台2×22亿电子伏正负电子对撞机。

1982年，高能所完成预制研究方案的初步设计，试制关键部件样机。

1982年6月19日，高能所派出21名科技人员组成的考察组到美国斯坦福直线加速器中心进行设计考察，完成了对撞机工程初步设计第三稿，差不多确定加速器的要紧参数。

1983年4月25日，国务院批准国家计委《关于审批2×22亿电子伏正负电子对撞机建设打算的请示报告》。同意新建一台能量为2×22亿电子伏正负电子对撞机，工程正式立项。

1983年，开始进行重点非标部件的预制研究。

1983年12月15日，中央书记处第103次会议决定将北京正负电子对撞机（BEPC）工程列入国家重点工程建设项目，并成立由中国科学院、国家计委、国家经委、北京市的谷羽、林宗棠、张寿、张百发组成工程领

导小组，谷羽任组长（1986年，周光召院长接任工程领导小组组长）。工程领导小组办公室设在中国科学院。14个部委组成了工程非标准设备和谐小组，组织全国上百个科研单位、工厂、高等院校大力协同攻关，土建工程由北京市负责全力保证。

1984年6月25日-7月4日，BEPC扩初设计审查会在京召开。会议通过了技术审查小组对工程的审查报告，并建议国家有关部门批准这项工程的扩初设计。

1984年8月15日，小平同志在对撞机工程领导小组报送中央的简报上批示“我们的加速器必须保证如期甚至提早完成”。

1984年9月，国务院批准了国家计委”关于审批北京正负电子对撞机(即8312工程)建设任务和规模的报告”（国家计委科[1984]1899号），明确了一机二用”的方针，增加了同步辐射实验区的建设。批准总投资为2亿4千万元(含引进用汇2500万美元)，总建筑面积为54700平方米。工程建设实行经理负责制的投资包干责任制。

1984年10月7日，BEPC破土动工。邓小平同志与党和国家领导来到高能所参加奠基典礼，为奠基石铲了第一锨土，并亲切会见了参加工程建设的科技人员和职工代表。邓小平同志为基石题写了“中国科学院高能物理研究所北京正负电子对撞机国家实验室”的题词。他讲：“我相信这件事可不能错”。

1985年至1987年6月，BEPC要紧部件批量生产，八大非标设备连续验收。

1986年5月6日，BEPC工程总体安装正式开始。谷羽、林宗棠、岳致中等领导及300多位代表出席安装开工典礼。

1986年6月，BEPC注入器第一批部件进入隧道完成安装。

1987年6月，BEPC储存环和北京谱仪开始全面安装、调试。

1987年12月，BEPC注入器总调成功，电子束流注入到储存环，并观测到了同步辐射。电子束能量为1.17GeV，脉冲流强140mA。

1988年7月，正电子注入储存环并积存。

1988年10月16日，BEPC首次实现正负电子对撞，亮度达到8

×1027／㎝2.s。完成了小平同志提出的“我们的加速器必须保证如期甚至提早完成”的目标。

1988年10月24日，邓小平等党和国家领导人视察北京正负电子对撞机工程，表示祝贺，并慰咨询参加工程建设的代表。邓小平同志发表了“中国必须在高科技领域占有一席之地”的重要讲话。

1988年12月，BEPC对撞峰值亮度达到设计指标。

1989年4月，北京谱仪推至对撞点上安装就位，开始总体检验，用已获得的巴巴事例进行刻度。

1989年5月，北京谱仪投入试运行。

1989年7月5日，北京正负电子对撞机和北京谱仪通过技术鉴定。

1989年9月，北京谱仪（BES）开始物理工作。

1989年8月15日，BEPC辐射防护和剂量监测系统通过技术鉴定。

1989年12月8日，北京同步辐射装置（BSRF）三个前端区、一块扭摆磁铁、三条光束线、两个实验站通过国家技术鉴定开始投入运行。鉴定委员会由29位专家组成。

中期工程

北京正负电子对撞机结构图1990年7月10日，对BEPC工程总体、土建工程、建安工程、器材设备、财务、档案等进行国家预验收。

1990年7月21日，北京正负电子对撞机通过国家验收。

1991年，同步辐射装置从调试转入试运行，并首次向国内用户开放。

1991年，高能所运算中心网络与美国SLAC实验室及国家能源超级运算中心（NERSC）连接。

1991年8月13日，北京正负电子对撞机国家实验室成立，方守贤任主任，丁大钊、郑志鹏任副主任，何祚庥院士为学术委员会主任。

1992年4月22日，北京谱仪合作组在美国物理学会上报告了τ粒子质量测量结果，获得国际知名科学家的好评。τ轻子质量mτ精确测量是验证标准模型理论中轻子普适性的一个重要实验。1991年11月7日--1992年1月20日，北京谱仪合作组进行了τ轻子质量测量的数据猎取工作，所获结果：Mt=1776.9±0.4±0.2MeV，与国际1990年版数据表PDG 给出的世均值相比，比原实验数据降低了7.2MeV，纠正了过去约7 MeV 偏离，精度提升了8倍，被誉为1992年最重要的物理成果之一。

1993年1月7日，“τ轻子质量的精确测定结果”被评为1992年度全国十大科技成就之一。

1993年3月，高能所运算中心建成64K BPS高速网络，并与世界各高能物理实验中心相连，用于通讯和数据传输。同时，还为国内60余个研究单位和大学提供电子邮件和信息检索服务。

1993年5月，中科院批准《北京正负电子对撞机改进项目可行性研究报告》、《北京谱仪改进项目可行性研究报告》。

1994年5月，高能所运算机网络正式加入Internet和WWW。

1995年4月，国家拨专款开展τ-C工厂可行性研究。

1995年，“τ轻子质量的精确测定结果”获国家自然科学二等奖。

1995-1998年，北京谱仪进行了升级改造（BESII）。

1998年，“J/ψ粒子共振参数的精确测量”获中国科学院自然科学二等奖。

1999年2月7日，BEPC/BES/BSRF改进项目通过鉴定。BEPC综合性能大幅度提升，实现了稳固高效运行，年运行时刻达到九个半月以上，故障率仅为6%左右，在束流能量1.89GeV时亮度达到1031cm-2s-1，日平均事例数提升了3-4倍，达到了国际同类加速器的先进水平。

1999年6月28日，国务院科教领导小组决定增加对BEPC运行改进与以后进展R&D的经费。

1999年8月3日，BEPC/BES/BSRF通过改进验收。

1993年6月，开始实施BSRF的技术改造和新建多周期永磁插入件3W1与相应的光束线。

1996年3月，BSRF的3W1永磁插入件通过技术鉴定。

1997年7月，高能所向中科院上报“北京正负电子对撞机下一步进展预制研究项目建议书”，提出对BEPC进行重大改造的单环麻花轨道的改造方案。

1997年，“北京谱仪Ds物理的研究”获中科院自然科学奖一等奖。

1999年6月，中科院向国家科教领导小组第五次会议提交了“中国高能物理进展战略”，汇报了中国高能物理近期进展目标和中长期进展规划和BEPCII方案。国家科教领导小组决定增加BEPC年度运行经费，并安排设备改进和以后进展的R&D经费。

1999年，北京谱仪在2-5GeV能区的R值精确测量取得重要成果，得到国际高能物理界的高度评判。5GeV以下的R值是标准模型运算不确定性的重要部分，北京谱仪国际合作组充分把握了国际高能物理进展的最新动态，选定了这一在理论上有全局性重大意义、在实验上极富挑战性的课题，精心设计了全能区的实验方案。此项实验对加速器和探测器的性能及运行水平，对实验技术和数据分析方法以及理论模型等差不多上严肃的挑战。通过可行性研究，国际合作组把测量能区定为2-5GeV，精度目标定在7%左右，该指标对北京正负电子对撞机运行能量和北京谱仪测量精度的要求差不多接近极限。为了完成Ｒ值精确测量实验，北京正负电子对撞机发挥了运行以来的最高水平，在如此宽的能量范畴内长时刻保持了长束流寿命和高亮度的稳固运行，这在国际高能物理实验研究中也属领先水平。北京谱仪在2-5GeV能区的近百个能量点上进行能量扫描测量，并在数据分析中，进展和应用了多项创新方法和理论模型，使测量的系统误差大大降低，平均测量精度达到6.6％，比国际上原有的实验结果提升了2-3倍

后期工程

核心部件2000年5月22-24日，“中国高能物理进展战略研讨会”在高能所召开。80余名中外高能物理、加速器技术、高能天体物理等领域

的研究人员参加了大会。会议就BEPCⅡ的物理目标、加速器技术及非加速器物理实验等方面的内容进行了研讨。会后，高能所连续组织精干力量对B EPCⅡ方案进行深入研究，包括对其物理目标，加速器和探测器改进方案进行具体论证，争取尽早确定加速器改进的差不多方案，在适当的时机召开国际评审会对方案进行评审，早日立项。

2000年7月27日，国务院科教领导小组第七次会议审议并原则通过《关于我国高能物理和先进加速器进展目标的汇报》，同意在北京正负电子对撞机取得成功的基础上，投入4亿元对该装置进行重大改造。

2000年，“φ（2s）粒子及粲夸克偶素物理的实验研究”获中科院自然科学一等奖。此项研究应用北京谱仪采集的380万ψ(2S)数据样本，完成了包括hc(1S)、J/ψ(1S)、ψ(2S)、χc0(1P)、χc1(1P)和χc2(1P)6个粲偶素粒子在内的质量、总宽度、部分宽度以及衰变分支比等50余项重要参数的测量，还进行了hc(2S)及hc(1P)等粒子的查找。其中21项分支比数据属国际上首次测量，相当一部分数据具有当前国际最高精度。同时还指出了粒子数据表中涉及数据处理及数据引用的多处重要错误，建议和订正了15项ψ(2S)衰变数据。以上结果使国际粲夸克偶素物理领域的数据面貌得到了明显改观。

2001年3月31日午夜，从北京谱仪（BES）操纵室传来振奋人心的捷报：从2000年11月初开始的本轮对撞机运行所猎取的在线J/ψ强子事例达到了2500万，相当于离线分析强子事例2700万以上。加上2000年猎取的2400万，已提早实现了我们向国家科教领导小组承诺的两年猎取5 000万J/ψ事例的打算。如此，BES拥有的J/ψ事例比世界上同能区对撞机上得到J/ψ总数的4倍还要多。

2001年9月3-7日，高能所承办的代表世界高能物理和核物理运算最高学术水平的国际高能物理运算会议（CHEP2001）在京召开。

2001年，“J/ψ衰变物理的实验研究”获中科院自然科学二等奖。

2002年1月15日，“我国粲夸克偶素物理实验研究获重大进展”被评为2001年中国基础研究十大新闻之一。

2002年2月，“φ（2s）粒子及粲夸克偶素物理的实验研究”获2 001年度国家自然科学奖二等奖。

2002年，国际粒子数据手册（PDG）将多年不变的R值图作了重大改动，增加了BES的全部结果，国际粒子物理数据库收录了全部R值数据。

2003年7月，北京谱仪国际合作组宣布在质子反质子阈能处发觉一个可能的新共振态，再次引起国际、国内高能物理界的广泛关注。该项研究成果的论文于2003年7月在世界最具权威和最有阻碍的物理学期刊《物理学评论快报》（Phys. Rev. Lett.）上发表。所谓共振态，是一种寿命极短的、不稳固的粒子，它具有和稳固的强子类似的量子数，然而它能够通过强相互作用衰变，其寿命一样短到10-20s～10-24s。专门难在探测器中留下径迹而直截了当被探测到，只能通过其衰变产物来观测。

2003年11月8日，通过4年的努力，总投资5000多万元的BSR F改造圆满完成。新建的两个插入件，以及新建和改建的光束线和实验站都已投入运行，除一个子项目外，均已通过专家验收，BSRF的综合性能全面大幅度提升。

2003年，"2-5GeV能区正负电子对撞强子反应截面的精确测量"研究集体获中国科学院2003年度杰出科技成就奖，北京市科学技术一等奖。

2004年4月30日早8：00，北京正负电子对撞机正式终止运行，标志着BEPC/BES胜利终止实验任务。高能所举行了庆祝BEPC圆满完成任务暨BEPCII设备安装仪式大会

004年8月16-24日，高能所成功举办了第32届国际高能物理会（ICHEP2004），来自世界42个国家和地区的近千名代表参加了会议。BE S所获的最新物理成果在大会上报告后，引起了强烈反响，多个大会报告和大会总结报告都给予了高度评判。

2004年，“2-5GeV能区正负电子湮没产生强子反应截面的精确测量”获国家自然科学二等奖。“北京同步辐射生物大分子晶体学光束线与实验站建设及应用”获北京市科学技术二等奖。

2005年2月28日，北京正负电子对撞机国家实验室用户中心正式成立。诺贝尔物理学奖获得者杨振宁和中科院基础局局长张杰院士出席仪式并为用户中心揭牌。

2005年7月4日，北京正负电子对撞机圆满完成了历史使命，BE PC储存环开始拆除

改造工程

改造的BEPC2006年9月19日，北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII)中的大型粒子探测器北京谱仪III(BESIII)超导磁铁成功励磁到1万高斯，是地球磁场的2万倍，电流强度达到3368安培，最大储能达到1 000万焦耳。测试结果显示，其要紧性能达到设计指标。它的研制成功标志着我国超导技术的庞大进步，是BEPCII建设的重要里程碑。

BESIII超导磁铁是北京谱仪的关键部件之一，为北京谱仪提供大口径、高强度的平均磁场。要紧包括超导线圈、低温恒温器、冷物质及电磁力悬挂支撑结构和阀箱等，采纳国际主流的单层线圈内绕工艺，强迫氦两相流冷却技术，通过专门设计的阀箱与氦制冷机相连接，实现远距离操纵。

BESIII超导磁铁是高能物理研究所研制的我国单体最大的超导磁铁。研制工作自2003年开始，历时三年，工程技术人员在解决了大口径超导磁铁绕制技术、绝缘固化工艺、间接冷却技术、专用电流引线等关键技术咨询题后，磁铁达到稳固运行状态。目前，国际上只有欧美、日本能够进行此种大型探测器超导磁铁的研制.

2009年5月13日凌晨，北京正负电子对撞机重大改造工程（BEP CII）的对撞亮度在1.89GeV能量下达到3.01×10cms，胜利达到亮度的验收指标。此前，BEPCII工程的直线加速器、探测器和同步辐射专用光运行均已达到设计指标。至此，历时5年、耗资6.4亿元的北京正负电子对撞机重大改造工程圆满完成。

中科院高能物理研究所所长、北京正负电子对撞机重大改造工程经理陈和生介绍，5月19日，中科院组织有关专家对BEPCII的储存环性能进行了工艺测试，中国科学技术大学何多慧院士担任专家组组长。现场测试结果表明BEPCII要紧性能“亮度”达到了3.2×10cms，超过了验收指标。BEPCII的性能已比改造前提升30多倍，是那个能量区域里美国康奈尔大学的加速器CESR曾创下的世界纪录的5倍。