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北京正負電子對撞機是中國第一臺高能加速器。
何為正負電子對撞機?科學的解釋:即是把正電子和負電子分別加速到接近光的速度,使它們具有很高的能量,在磁場的約束下讓它們迎頭對撞的裝置。根據(jù)愛因斯坦相對論的著名公式E=mc2,正電子和負電子湮沒后,會產(chǎn)生其他的新粒子。
著名畫家吳作人先生曾用他的畫筆對北京正負電子對撞機做出闡釋,正負電的粒子之間的相互作用,形成了原子分子乃至世界萬物;而正負兩極的對偶結構,在中國古代哲學里稱之為“陰陽”,吳作人就此畫了一幅變形太極圖《無盡無極》, 后來成為北京正負電子對撞機的標識,同時成為中科院高能物理研究所的標識。
北京正負電子對撞機的成功建造,反映了從一個貧弱的舊中國到新中國、從一個奮發(fā)向上的大國到世界強國的艱辛歷程。早在20世紀50年代,中國科學家們就萌生建造高能加速器的夢想,前后經(jīng)歷了“七下八上”,1984年終于破土動工,1988年成功建成投入使用,很快取得了最新科技成果,世界為之轟動,稱之為中國繼原子彈、氫彈、導彈、人造衛(wèi)星之后,所取得的又一偉大成果。中國為人類創(chuàng)造了一把揭開物質微觀世界之謎的“金鑰匙”。在對撞機的建造中,風云際會,英才輩出,人們忘不了中科院院士張文裕,這位信仰堅定、全心付出的世界著名物理學家。
張文裕的人生經(jīng)歷十分具有傳奇色彩,他1910年誕生于福建惠安,從小勤奮好學,少年畢業(yè)于泉州培元中學,后又念完燕京大學,考取中英庚款留學生,到英國劍橋大學留學。留學生的招考頗為嚴格,除了要通曉國文、英文外,還須“身體強健,性情純正,相貌完全,身家清白”,每次招考均面向全國,從無數(shù)年輕學子中選拔,最后只錄數(shù)十人,能夠考取實屬不易。
張文裕立志報國,在劍橋大學師從著名物理學家E·盧瑟福,在名師指導下不斷取得科研成果。但不久得知國內(nèi)抗戰(zhàn)爆發(fā),南京失陷,無數(shù)中國同胞慘遭屠殺,張文裕與一群中國同學義憤填膺,當即寫信給“管理中英庚款董事會”,申請?zhí)崆盎貒鴧⒓涌谷铡6麻L朱家驊回信說,回國可以,但必須完成學業(yè),取得博士學位。張文裕心急如焚,每天眼見著報紙上傳過來的消息,日軍占領了大半個中國,自己怎么能在書桌旁安心落座?
于是,張文裕又向劍橋大學研究生院提出,鑒于中國的戰(zhàn)事,能否讓他與一些中國同學提前考試、提前畢業(yè),以便回國報效祖國。導師盧瑟福對他的要求最初很不贊同,但在張文裕一再堅持下,不得不點了頭。經(jīng)過再三努力,校方終于同意了張文裕的請求,讓他和一些中國學生提前考試。1938年春天,張文裕提前完成博士學業(yè),急不可待地回到了祖國。
他先后在四川大學、西南聯(lián)大任教。在昆明的日子里,他講授的原子核物理課程得到學生的好評。但國民黨政府卻令人失望,物價飛漲,師生們食不果腹,教學和科研都難以進行。張文裕報國無門,舉步維艱。1943年美國普林斯頓大學向他發(fā)出邀請,他悵然赴美。在普林斯頓大學帕爾麥實驗室(后改名為亨利實驗室),張文裕工作了7年,之后他又應邀到了美國普渡大學,指導研究生對宇宙線引起的高能核作用進行研究,并利用高能加速器進行粒子物理以及核物理方面的研究。
正在這時,新中國成立的消息傳到了大洋彼岸,身在美國的張文裕欣喜不已,他的第一反應就是:回國去!可妻子臨近分娩,不得遠行。而這時,一批朋友正籌建“全美中國科學家協(xié)會”,張文裕已取得多項科研成果,且為人寬厚,敢于擔當,大家一致推舉他為全美中國科學家協(xié)會執(zhí)行主席。
此事馬上引起了美國聯(lián)邦調(diào)查局的注意,張文裕不時遇到一些莫名其妙的問詢與糾纏。不少好心的朋友提醒他們夫婦要保護自己,最好的辦法是加入美國籍,這樣就會少好些麻煩。可張文裕毫不動心,他說:“要入美國籍,何須到今天?我們生為中國人,回國的信念是不會變的。”
1956年,張文裕夫婦克服重重障礙,帶著幼兒回到了祖國。他使出了所學到的十八般武藝,在中國科學院物理研究所(1958年改稱中國科學院原子能研究所)領導宇宙線研究。經(jīng)他的提議,在肖健、力一、霍安祥等人共同努力下,云南落雪山宇宙線高山站增建了一個大云室組。利用當?shù)貎?yōu)越的自然條件,科學家們進行了一系列研究工作,培養(yǎng)了一批宇宙線研究人員,使我國的宇宙線研究在國際上取得了領先地位。直到多年以后,這個大云室組仍然是國際上最大的云室組之一。
這之后,張文裕經(jīng)歷了3件令他終生難忘的事情。
一是1957年被選聘為中國科學院學部委員(院士),當年12月受中國科學院委派,前往斯德哥爾摩參加諾貝爾獎授獎儀式。就在這次授獎儀式上,他目睹了楊振寧、李政道從授獎人的手中接過諾貝爾物理學獎獎章。張文裕抗戰(zhàn)時期執(zhí)教過西南聯(lián)大,曾在那里就讀的楊振寧和李政道都可以算得上是他的學生。兩位年輕英俊的華裔物理學家獲得滿堂彩,世人一片驚嘆。張文裕內(nèi)心充滿了自豪,他握住楊振寧、李政道的手,說:“你們?yōu)橹袊藸幜斯狻!?/p>
楊振寧說:“文裕師,謝謝您當年的教誨。”李政道說:“張先生,我們還會再見的。”
二是1958年,他作為中國代表,去日內(nèi)瓦參加第九屆國際高能物理大會。那次會上聚集了世界著名的物理學家,他見到了好些從前的導師和同事,眼看著國際高能物理發(fā)展的繁榮景象,張文裕內(nèi)心充滿了強烈的沖動,他只想大聲呼吁,要加快國內(nèi)物理發(fā)展的步伐。
三是1961年,他接受任務,前往莫斯科杜布納聯(lián)合核子研究所接替王淦昌教授的工作,擔任該研究所的中國組長,領導一個聯(lián)合研究組,負責中國在該所的科研工作。他在杜布納一直干到最后集體撤出,好幾個加速器方案都是在他的領導下進行設計的。
張文裕一直心懷為祖國建造高能加速器的夢想,但從蘇聯(lián)回國后還沒來得及施展身手,加速器項目就因多種原因不得不停止了。他日思夜想,如何讓加速器的建造得以實現(xiàn)。1972年8月,他挑頭與朱洪元、謝家麟、何祚庥等18位科學家給周恩來總理寫了一封信,對我國要不要發(fā)展高能物理、要不要建造高能加速器、是否現(xiàn)在就造等做了懇切詳盡的分析,迫切地表達“近年來國際上高能物理發(fā)展的速度減慢,是我們趕上去的好機會。因此,預先研究要抓就必須快抓,爭取時間,反之,如果還像現(xiàn)在這樣任其自生自滅,那末幾年后一旦國際上高能物理加快了發(fā)展速度,我國就更只好瞠乎其后。”張文裕在信上第一個簽了名。
令人驚喜的是,百忙之中的周恩來總理接到此信后,不到一個月就寫來了回信,親切地稱“張文裕同志并轉朱光亞同志:文裕同志交來二機部四0一所一部十八位同志一信,已由郭老、西堯同志處轉到。看了很高興。”總理在信中強調(diào):“這件事不能再延遲了。科學院必須把基礎科學和理論研究抓起來,同時還要把理論研究與科學實驗結合起來。高能物理研究和高能加速器的預制研究,應該成為科學院要抓的主要項目之一。所見可能有誤,請你們研究。”
周總理回信由他本人親筆書寫。信中可以看出,總理對科學研究有著深刻的了解把握,對張文裕等人的信讀得十分仔細,在信中還創(chuàng)造性地提出了一個科學用詞,叫“預制研究”,給了當時各方面不同意見一個互相包容、逐漸深入、達成一致的時段和空間。而前提是:這件事不能再延遲了。
總理的回信瞬間傳遍了科學院,震動了所有的人,張文裕心中更是充滿了激情。1973年2月,中國科學院高能物理研究所正式成立,張文裕成為第一任所長,他遵照總理指示,將高能加速器的建造作為研究所主抓項目。但反對的聲音也并沒有消停,方案之爭從一開始就存在,進入研究階段更是針鋒相對。張文裕在錢三強的支持下,主持召開了“高能加速器方案論證會”和“基本粒子理論座談會”,兩個會議一起開,然后分開討論,在激烈的爭論中,張文裕不停奔走呼吁,力主既從中國實際出發(fā),又爭取盡快上馬。
雖然經(jīng)受了多次磨難,但張文裕報效祖國的決心反倒日益增強。1978年5月,這位年過六旬的科學家鄭重向黨組織遞交了一份入黨申請書,表達了心中的誓言:“全國科學大會號召我們向科學技術現(xiàn)代化進軍,這樣的大好形勢給了我莫大的鼓舞,愿再一次申請加入黨組織,希望能更好地把余生獻給黨,為實現(xiàn)科學技術現(xiàn)代化、聽從黨的調(diào)配而竭盡全力。”
這已經(jīng)不是他第一次遞交入黨申請,他以始終不變的愛國志愿經(jīng)受了黨的長期考驗,終于得到批準,成為一名光榮的中國共產(chǎn)黨員。無論是在擔任高能物理研究所長位置上,還是從事核物理和宇宙線方面的實驗研究,以及推進高能加速器項目的實施,他都如在入黨申請書中所寫,無不竭盡全力。
1981年12月22日,鄧小平在中國科學院關于建造2.2GeV正負電子對撞機建議報告上作出批示:“這項工程進行到這個程度不宜中斷,他們所提方案比較切實可行,我贊成加以批準,不再猶豫。”
春風化雨。中國的改革開放帶動了科學大踏步前進的步伐。在北京建造一臺既適合國情,又能使我國高能物理實驗研究進入世界前沿的、束流能量為2.2GeV的正負電子對撞機,即北京正負電子對撞機,終于得到批準。1984年10月7日破土動工,鄧小平等中央領導來到高能所參加奠基典禮。鄧小平彎下腰為奠基石培上了第一锨土,他直起腰來,對著周圍的人神色堅定地說:“我相信這件事不會錯。”
現(xiàn)場一片歡騰。科學家們也培上了一锨锨土,張文裕與李政道、錢三強、盧嘉錫、王淦昌、周培源等人并肩站在一起,他們臉上充滿了會心的笑容。張文裕喜悅地逢人就說:“我多年的心愿終于實現(xiàn)了。”
1988年10月16日,北京正負電子對撞機首次對撞成功,宣告建成。中國高能加速器技術一步跨越30年,直接進入20世紀80年代國際先進水平,中國高能物理的一個新時代終于到來!
1988年10月24日,金秋時節(jié),鄧小平來到北京玉泉路。他穩(wěn)步走進高能所一個大廳,附近就是正在運轉的正負電子對撞機,繼而他發(fā)表了一番講話,其中有一段名言,至今鐫刻在高能物理所的墻上:“過去也好,今天也好,將來也好,中國必須發(fā)展自己的高科技,在世界高科技領域占有一席之地。”
這正是優(yōu)秀的物理學家張文裕為之奮斗一生的心愿,他和并肩同行的科學家們的夢想正在不斷得以實現(xiàn)。