1. 高能物理實(shí)驗(yàn)和高能加速器
早在兩千多年前，我國(guó)就有“五行”的假說(shuō)，認(rèn)為世界上的萬(wàn)物都是由金、木、水、火、土五種最基本的物質(zhì)所組成。古代哲學(xué)家的“基本物質(zhì)”的想法在今天已經(jīng)被科學(xué)研究所證實(shí)。二十世紀(jì)物理學(xué)的進(jìn)展告訴我們，世界確實(shí)是由一些基本粒子組成的。現(xiàn)在已知的基本粒子有60多種，分為三大類。一類是傳遞基本粒子之間的作用的，統(tǒng)稱媒介子，已知12種。它們是光子（傳遞電磁作用，質(zhì)量為零）；膠子（傳遞強(qiáng)作用，質(zhì)量為零），膠子有8 種；中間玻色子（傳遞弱作用，W+ 和W– 的質(zhì)量各為81GeV/c2，Z0 的質(zhì)量為92 GeV/c2）。另外兩類分別名叫夸克和輕子?？淇擞?類，每類又分為三種色，各種又有它的反粒子，這樣共有6×3×2=36種。輕子有6類，每類又有它的反粒子， 總共6×2=12種。2013年3月，歐洲核子中心宣布實(shí)驗(yàn)探測(cè)到了標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言的最后一個(gè)粒子，即希格斯玻色子。對(duì)于組成萬(wàn)物的這些基本粒子，我們?nèi)绻軌蛘莆账鼈兊男再|(zhì)，它們之間的相互作用和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，就有可能運(yùn)用這些知識(shí)為人類服務(wù)。人類的發(fā)展歷史非常清楚地告訴了我們這一真理?？茖W(xué)家對(duì)于電、磁現(xiàn)象的純基礎(chǔ)研究導(dǎo)致人類進(jìn)入電氣時(shí)代。對(duì)于原子核的基礎(chǔ)研究開(kāi)創(chuàng)了原子能的應(yīng)用。這種為了造福人類的信念一直推動(dòng)著科學(xué)家們孜孜不倦地對(duì)于物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行探索。
日常生活中所見(jiàn)的萬(wàn)物是由第一代夸克和輕子所組成的。第二代、第三代基本粒子產(chǎn)生于宇宙開(kāi)始形成時(shí)或星球的劇烈演變中，現(xiàn)在有些還存在于宇宙線中。我們要研究它們，首先必須在地球的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)當(dāng)初宇宙形成時(shí)的條件，把粒子加速到高能，讓它們碰撞，從而產(chǎn)生我們希望研究的基本粒子。
不同的基本粒子有不同的質(zhì)量，產(chǎn)生它們也就需要有足夠的能量。通常的辦法用加速器把某種粒子（常用的是質(zhì)子或電子）加速到高能，轟擊一個(gè)固定的靶，使它與組成靶的粒子相互作用，以產(chǎn)生新的基本粒子。一種名叫對(duì)撞機(jī)的加速器，可同時(shí)加速兩股粒子束團(tuán)，讓它們以相反的方向運(yùn)動(dòng)，在一定的位置上發(fā)生對(duì)撞。在對(duì)撞機(jī)中，兩個(gè)對(duì)撞粒子的能量可以全部轉(zhuǎn)化為新粒子，而轟擊固定靶的高能粒子，它的能量E 只有一部分可以轉(zhuǎn)化為新粒子， 大致為
。因此，希望達(dá)到的能量愈高時(shí)，加速器必須采用對(duì)撞的方式，否則一大部分能量白白浪費(fèi)掉了。
對(duì)撞機(jī)有兩個(gè)重要指標(biāo)，一是能量，這要針對(duì)所研究的對(duì)象來(lái)選定。二是亮度。亮度與對(duì)撞機(jī)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的兩束粒子流的流強(qiáng)的乘積成正比，就是說(shuō)對(duì)撞機(jī)所加速的粒子的流強(qiáng)愈強(qiáng)，亮度就愈大。兩束粒子對(duì)撞時(shí)產(chǎn)生某一粒子的事例數(shù)與亮度成正比。亮度愈大，在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的粒子愈多。
對(duì)撞機(jī)有一個(gè)特點(diǎn)，它只能在設(shè)計(jì)的特定能量附近的小范圍內(nèi)工作，超出這一范圍，亮度急劇下降，無(wú)法工作。因此為了研究不同種類的基本粒子，必須建造不同能量的對(duì)撞機(jī)，能量高的不能取代能量低的。
2. 選擇建造正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)
1988 年10 月高能物理所發(fā)布了一個(gè)振奮全國(guó)的好消息，我國(guó)研制的北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)在10 月16 日首次實(shí)現(xiàn)正負(fù)電子對(duì)撞。我國(guó)的科技、工程人員優(yōu)異地按指標(biāo)、按計(jì)劃、按預(yù)算完成了計(jì)劃。這在國(guó)內(nèi)外大科學(xué)工程中是罕見(jiàn)的。10 月24 日，鄧小平同志和其他中央領(lǐng)導(dǎo)同志到高能物理研究所視察北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)，與參加工程的全體人員見(jiàn)面，慶祝這一工程的重大成就。鄧小平同志即席發(fā)表了重要講話《中國(guó)必須在世界高科技領(lǐng)域占有一席之地》?？梢哉J(rèn)為，由于我們的高能加速器是正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)，今天我們?cè)诟吣芪锢眍I(lǐng)域才能夠占有了一席之地，是在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中占有的，而且正在不斷地?cái)U(kuò)大。我們現(xiàn)在有一個(gè)十分偉大的夢(mèng)，要建造一臺(tái)世界上能量最高的正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)，環(huán)型正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)（CEPC）。
我國(guó)研制高能加速器的計(jì)劃，從1956 年開(kāi)始，到1979 年底，經(jīng)歷了六次下馬，七次上馬。1980 年底。我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)調(diào)整，中央決定“八七工程” 下馬。這是我國(guó)高能加速器計(jì)劃的第七次下馬。雖然鄧小平提出“高能物理不斷線”，但大家對(duì)下一步的工作仍十分擔(dān)心，不知怎樣辦才好?！鞍似吖こ獭?的1.2 億元預(yù)制經(jīng)費(fèi)，剩下約9000 萬(wàn)元，就是可以用來(lái)建造加速器的經(jīng)費(fèi)的限度。
李政道教授一直熱心幫助祖國(guó)的發(fā)展，他十分擔(dān)心，如果不能很快提出調(diào)整方案，中國(guó)的高能物理將無(wú)法發(fā)展。他決心幫助中國(guó)找出一條適合中國(guó)國(guó)情的發(fā)展高能物理的道路。
1981 年3 月李政道在美國(guó)費(fèi)米國(guó)家實(shí)驗(yàn)室召開(kāi)了一個(gè)非正式的工作研討會(huì)，邀請(qǐng)高能物理所派人到美國(guó)討論調(diào)整方案。我國(guó)派出朱洪元和謝家麟作為代表，我那時(shí)在美國(guó)作為訪問(wèn)學(xué)者，也被指定為代表。李政道同時(shí)邀請(qǐng)了美國(guó)幾位參加中美高能物理合作的實(shí)驗(yàn)室的專家參加。謝家麟首先在會(huì)上介紹了高能物理所所內(nèi)商定的調(diào)整方案，首選的方案是建造一臺(tái)5GeV 質(zhì)子同步加速器。大家展開(kāi)討論，并提出各種建議。美國(guó)斯坦福直線加速器中心所長(zhǎng)潘諾夫斯基提出了建造2×2.2GeV 正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的建議。與會(huì)者大多數(shù)都覺(jué)得，這樣一臺(tái)正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)，能量不是很高，規(guī)模適中，可以做國(guó)際前沿的高能物理研究工作，而且兼有同步輻射應(yīng)用。在當(dāng)時(shí)經(jīng)費(fèi)限于9000 萬(wàn)元的條件下，是中國(guó)仍能在高能物理方面迎頭趕上世界先進(jìn)水平的極好方案， 十分適合中國(guó)國(guó)情。朱洪元、謝家麟和我都贊同這個(gè)方案，大多數(shù)與會(huì)者都向我國(guó)推薦這個(gè)方案。
當(dāng)時(shí)在國(guó)外的我國(guó)派出的訪問(wèn)學(xué)者的意見(jiàn)很一致，就是要搞正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)，但當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)有許多專家傾向于建造質(zhì)子同步加速器，因?yàn)榇蜢o止靶在技術(shù)上比較有把握，而且已經(jīng)開(kāi)展了相應(yīng)的預(yù)制研究。朱洪元、謝家麟回國(guó)后主要工作是把對(duì)撞機(jī)方案向領(lǐng)導(dǎo)和科學(xué)家匯報(bào)，說(shuō)明它的優(yōu)點(diǎn)，解釋疑問(wèn)，爭(zhēng)取支持。當(dāng)時(shí)各方面提出了很多質(zhì)問(wèn)：例如，國(guó)外專家估計(jì)，造價(jià)不到2000 萬(wàn)美元（按當(dāng)時(shí)的匯率恰好為9000 萬(wàn)人民幣）。但中國(guó)的國(guó)情不同，造價(jià)將是多少？對(duì)撞機(jī)技術(shù)困難，中國(guó)在加速器技術(shù)方面很落后，能做出來(lái)嗎？ 中國(guó)對(duì)大工程的管理缺少經(jīng)驗(yàn)，能管理這個(gè)尖端工程嗎？你們說(shuō)有物理窗口，幾年以后還有嗎？
謝家麟、朱洪元回國(guó)后，多次廣泛組織國(guó)內(nèi)科學(xué)家展開(kāi)論證和調(diào)研，反復(fù)對(duì)比權(quán)衡兩條路線的優(yōu)缺點(diǎn)，經(jīng)過(guò)反復(fù)深入的論證，最終確定了正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的方案。謝家麟、朱洪元在這一個(gè)關(guān)鍵性的選擇中，以深入而細(xì)致的具體分析說(shuō)服了持不同意見(jiàn)的同志，高能物理所全體取得了一致的認(rèn)識(shí)，最終確定了北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)（BEPC）的方案。
現(xiàn)在回頭看，我們非常幸運(yùn)，反思國(guó)家建設(shè)和高能物理事業(yè)的得失， 1980 年的那個(gè)調(diào)整、收縮，中央決定八七工程下馬，對(duì)我國(guó)高能事業(yè)來(lái)說(shuō)， 真是“塞翁失馬，焉知非?！?。假如沿著原來(lái)的“大高能”走下去，物理上步人后塵，難出成果，攤子又鋪得過(guò)大，經(jīng)費(fèi)勢(shì)難維持，結(jié)果顯然是不上不下， 造成極大浪費(fèi)，后果不堪設(shè)想。
我們很感謝當(dāng)初向我們建議建造正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的李政道教授和潘諾夫斯基教授，感謝他們的熱心幫助，幫助我們走上了建造正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的道路，走上了適合我國(guó)國(guó)情的發(fā)展高能物理研究的正確道路。
3. 工作的點(diǎn)點(diǎn)滴滴
1973 年初高能物理所成立，張文裕先生擔(dān)任所長(zhǎng)。為了建造高能加速器，引進(jìn)了一批人才。當(dāng)時(shí)領(lǐng)導(dǎo)班子也隨著擴(kuò)大，一度有12 位副所長(zhǎng)。后來(lái)中國(guó)科學(xué)院特派張厚英來(lái)所擔(dān)任常務(wù)副所長(zhǎng)。1984 年，領(lǐng)導(dǎo)班子改組，我被任命為所長(zhǎng)，張厚英仍任常務(wù)副所長(zhǎng)，謝家麟、陳東為副所長(zhǎng)，后增加方守賢為副所長(zhǎng)。領(lǐng)導(dǎo)班子一共5 人。分工比較清楚，大家不推諉，互相團(tuán)結(jié)，互相支持。我那一屆班子是一個(gè)團(tuán)結(jié)的班子，和諧的班子，合作的班子。
為了推動(dòng)北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)（BEPC）的建造，黨中央在1984 年成立了以谷羽同志為首的包括張壽、林宗棠、張百發(fā)同志的四人領(lǐng)導(dǎo)小組。這是北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)得以順利建成的決定性的一步。
BEPC 工程是當(dāng)時(shí)高能所最重要的一項(xiàng)工作，所領(lǐng)導(dǎo)班子把這項(xiàng)任務(wù)作為重中之重。在分工上，謝家麟作為第一任工程經(jīng)理，1986 年后由方守賢擔(dān)任工程經(jīng)理，全面負(fù)責(zé)工程的建設(shè)，組織所里各相關(guān)部門，高質(zhì)量地圓滿完成了BEPC 的建設(shè)。
在所務(wù)方面，每周有一次所務(wù)會(huì)議，會(huì)上討論、交流一些重大問(wèn)題。有些牽涉大多數(shù)人的利益問(wèn)題（例如職稱、分房等），采取分別成立專項(xiàng)委員會(huì)的辦法，以求廣泛收集意見(jiàn)，做到透明、公正。對(duì)于具體的行政工作，我強(qiáng)調(diào)各領(lǐng)導(dǎo)層分工明確，有責(zé)有權(quán)，對(duì)于下屬部門的工作不胡亂指手畫(huà)腳。
我們提倡節(jié)約，不講排場(chǎng)。所領(lǐng)導(dǎo)和工程領(lǐng)導(dǎo)的辦公室，就用原有的房間，不加任何裝修，一般在十幾平方米以內(nèi)，也沒(méi)有按級(jí)別分配多大面積的辦公室。所有領(lǐng)導(dǎo)班子的辦公室內(nèi)都是原來(lái)的家具。
高能物理所在工程經(jīng)費(fèi)以外，每年有一筆比較固定的經(jīng)費(fèi)，其中包括一些指定用于某一科研題目的經(jīng)費(fèi)，以往是在全所范圍內(nèi)分配給各個(gè)項(xiàng)目。北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)工程有專用的經(jīng)費(fèi)，我們就把那筆科研經(jīng)費(fèi)幾乎全部集中投在宇宙線、高空氣球?qū)嶒?yàn)和天體物理上。我還和張厚英一起努力，為宇宙線、高空氣球和天體物理爭(zhēng)取到一筆經(jīng)費(fèi)，建造了一棟專用的實(shí)驗(yàn)樓。
對(duì)于自由電子激光，我十分支持謝家麟的遠(yuǎn)見(jiàn)，他指出自由電子激光的重要性，應(yīng)盡早開(kāi)始研究。1987 年，在自由電子激光項(xiàng)目還沒(méi)有被上級(jí)批準(zhǔn)之前，我動(dòng)用研究所的其它經(jīng)費(fèi)，借撥給這一項(xiàng)目，使其提前開(kāi)始工作，從而爭(zhēng)取到了時(shí)間，保證高能物理所在亞洲首先建成了自由電子激光裝置，搶占了先機(jī)。
在北京譜儀工程中，我一向認(rèn)為，參加這一任務(wù)的人員絕大多數(shù)都是高水平的相當(dāng)成熟的科技人員，大部分已有二十多年的工作經(jīng)驗(yàn)。我在高能所工作多年，對(duì)不少同仁都相當(dāng)了解，同仁對(duì)我也了解，大家互相十分信任。我的主要作用是盡最大努力創(chuàng)造一個(gè)環(huán)境，讓全體工作人員發(fā)揮他們的創(chuàng)造性和積極性。開(kāi)始建造北京譜儀，我的工作是跟大家一起討論譜儀的主要性能指標(biāo)，然后把譜儀分成若干部件，確定各個(gè)部件的性能指標(biāo)，以及每一個(gè)部件的尺寸及其公差，以保證將來(lái)組裝時(shí)不發(fā)生問(wèn)題。由于北京譜儀在4 年內(nèi)建成，所以各組必須在此前提下，分別制定研制自己負(fù)責(zé)的那部分的詳細(xì)工作計(jì)劃，從預(yù)制一直到最后投入使用，明確的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，這樣才能保證總裝時(shí)不至于因?yàn)榛ハ嗟却绊戇M(jìn)度。此外，各組提出需要的人力、設(shè)備和經(jīng)費(fèi)，集中大家提出的計(jì)劃，按具體需要分配人力、經(jīng)費(fèi)和實(shí)驗(yàn)室面積等資源，并對(duì)各組分別提出的計(jì)劃加以綜合、協(xié)調(diào)，作出最終的總體計(jì)劃。
當(dāng)工作出了問(wèn)題時(shí)，我不一味責(zé)怪具體工作人員，而是先自我反省，想自己是否在安排、交待工作時(shí)沒(méi)有講清楚，沒(méi)有指出應(yīng)注意的問(wèn)題。我跟大家一起分析、討論所出的問(wèn)題，討論如何改進(jìn)，鼓勵(lì)大家輕裝前進(jìn)。周一上午，我召開(kāi)北京譜儀的例行組長(zhǎng)會(huì)，一般不超過(guò)2 小時(shí)，力求上下通氣。先傳達(dá)一些所里的要求指示，然后各組分別簡(jiǎn)短匯報(bào)工作，以及提出對(duì)上級(jí)的要求等，接下來(lái)大家討論，這樣各小組之間可以互相通氣。
有時(shí)，有的小組要討論難于解決的問(wèn)題，我就在組長(zhǎng)會(huì)后參加該組的小組會(huì)。有的問(wèn)題責(zé)任重大，我來(lái)拍板、承擔(dān)責(zé)任，讓具體工作人員沒(méi)有顧慮。
漂移室在組裝信號(hào)絲等電極絲時(shí)，要求在一間超凈無(wú)塵工作間內(nèi)進(jìn)行，以免在漂移室組裝完成后，漂移室內(nèi)有灰塵，因而在電極絲加上高電壓時(shí)發(fā)生火花放電。但是要定購(gòu)一套無(wú)塵的超凈工作間要二十多萬(wàn)元，對(duì)于當(dāng)時(shí)來(lái)說(shuō)就是一大筆錢。大家都在思考，能否用更便宜的辦法來(lái)解決嗎？我主張，一定要采用最可靠的辦法。經(jīng)過(guò)討論，全小組人員都認(rèn)為需要一間超凈無(wú)塵室， 我隨即拍板決定購(gòu)買，不讓具體工作人員有心理負(fù)擔(dān)。如果以后發(fā)現(xiàn)這一做法是浪費(fèi)，我就做檢討，不把責(zé)任推給具體工作人員。后來(lái)，在實(shí)際使用中證明，這套無(wú)塵清潔工作間起到了非常重要的作用。
北京譜儀工程除了硬件之外，還需要編寫(xiě)大量軟件。1984 年工程一開(kāi)始時(shí)，李政道、潘諾夫斯基等科學(xué)家多次提醒，應(yīng)該馬上著手應(yīng)對(duì)編寫(xiě)軟件這個(gè)急迫的問(wèn)題。我就同時(shí)抓緊準(zhǔn)備軟件。但是，這一工程所需配套軟件的編寫(xiě)是一個(gè)十分嚴(yán)峻的問(wèn)題。根據(jù)國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，編寫(xiě)高能物理實(shí)驗(yàn)所需的種種軟件需要幾十人年。而當(dāng)時(shí)高能物理所在這方面既缺少人才，又缺少經(jīng)驗(yàn)，而且軟件還需經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用，才能找出問(wèn)題。
當(dāng)時(shí)所里有人滿懷信心，主張自力編寫(xiě)。我雖然相信他們有能力，但工作量很大是客觀事實(shí)。如果由少數(shù)人來(lái)做，萬(wàn)一到時(shí)間沒(méi)有完成，別人插不上手，怎么辦。由于時(shí)間緊迫，研究組沒(méi)有充分的時(shí)間來(lái)自己編寫(xiě)軟件，為了保險(xiǎn)，以引進(jìn)為主，自行開(kāi)發(fā)為輔。通過(guò)國(guó)際合作，我們引進(jìn)了需要的軟件。后來(lái)實(shí)際結(jié)果顯示，北京譜儀的硬件一建成，軟件同步跟上，譜儀馬上能分析宇宙線事例。
從事計(jì)算機(jī)技術(shù)的人都知道著名的“摩爾定律”，每?jī)赡?，?jì)算機(jī)能力會(huì)增強(qiáng)一倍，而價(jià)格則會(huì)降一半。我抓緊計(jì)算中心的建設(shè)，親自主持計(jì)算機(jī)機(jī)型的選擇，確定采購(gòu)的時(shí)機(jī)。一般大工程的慣例是在一開(kāi)始就把計(jì)算機(jī)的全部預(yù)算用完。我按照工程各階段對(duì)于計(jì)算能力的需要，合理地分階段使用計(jì)算中心的投資添置計(jì)算機(jī)。這樣適應(yīng)了計(jì)算機(jī)的性能價(jià)格比不斷提高的特點(diǎn)。計(jì)算中心的計(jì)算能力始終緊密跟著工程和物理研究的需要而不斷提高。最終，高能物理研究所計(jì)算中心的計(jì)算機(jī)能力，大大超過(guò)了原先的計(jì)劃，約是計(jì)劃的三、四倍之多。
那時(shí)候國(guó)外剛開(kāi)始出現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)，中國(guó)還沒(méi)有。我第一次了解到電子郵件，方便、快捷、又省錢，但是，電子郵件由于受到禁運(yùn)限制，一時(shí)無(wú)法建立。后來(lái)歐洲核子研究中心的朋友想出了一個(gè)辦法：在高能物理所建立一個(gè)歐洲核子研究中心的電子郵件郵箱帳號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)在北京收發(fā)電子郵件。他們帶著所需軟硬件來(lái)到北京，安裝調(diào)試，終于幫助高能物理所建立了電子郵件系統(tǒng)。
1986 年8 月25 日，吳為民同志在北京發(fā)出了我國(guó)第一封國(guó)際電子郵件，這也是我國(guó)發(fā)出的第一封電子郵件。高能物理所新設(shè)立的電子郵件系統(tǒng)大大方便了我國(guó)高能物理學(xué)家的國(guó)際交流，促進(jìn)了我國(guó)高能物理的發(fā)展。并且高能物理所開(kāi)放了自己的電子郵件系統(tǒng)，提供給我國(guó)其他單位的所有科學(xué)家使用，為大眾服務(wù)。
我雖然對(duì)北京譜儀工程信心十足，但也一直擔(dān)憂超出科研人員能力范圍的問(wèn)題。我國(guó)當(dāng)時(shí)受到國(guó)際禁運(yùn)，北京譜儀需要的計(jì)算機(jī)、大量組件被禁止向中國(guó)出口。電子學(xué)線路必須自行設(shè)計(jì)專用組件，而這些組件只能在美國(guó)制造，如果樣樣都靠國(guó)內(nèi)自力解決，必然要花費(fèi)很多時(shí)間。這些問(wèn)題將使研制計(jì)劃不能按時(shí)完成。
幸運(yùn)的是，北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)和北京譜儀的研制趕上了改革開(kāi)放。李政道預(yù)見(jiàn)，通過(guò)中美合作，美國(guó)可以幫助解決中國(guó)在建造高能加速器方面的很多困難。因此李政道極力推動(dòng)中美高能物理合作，雙方簽訂了中美高能物理合作協(xié)議。李政道還推動(dòng)成立“中美高能物理聯(lián)合委員會(huì)”。提出擬請(qǐng)美方派到中國(guó)來(lái)幫助我們的人員和中方派人到美國(guó)學(xué)習(xí)的人員名單。中方通過(guò)中美合作，得到很多幫助，解決了不少難題，使我國(guó)的高能物理實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)能按計(jì)劃大步前進(jìn)。
