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高能物理自诞生以来就一直处于物理学乃至整个自然科学的前沿,因此高能物理的研究水平能够在一定程度上反映一个国家的科技实力 。
按照时间顺序,将我国高能物理的发展分为初创期、建设期、收获期和跨越期四个阶段,并根据时代背景论述了不同阶段科技政策对高能物理发展的作用和影响 。
高能物理,又称粒子物理,在20世纪中期成为物理学的一个独立分支,主要研究比原子核更深层次物质的微观结构和性质以及很高能量下.物质遵循的物理规律
高能物理在中国的发展是一个有中国特色的过程,每个阶段都受到不同历史环境的影响,离不开党和国家的全力支持 。
奠定基础、曲折发展阶段
1949—1977年
现阶段,我国高能物理发展虽然历经波折,但在科研机构、组织和团队建设,高能物理研究发展等方面都取得了长足进步,始终赶超国际水平,为学科发展奠定了坚实的基础 。
style="font-size: 0.882em;">实验研究:立足于国内的探索我国核物理本身研究基础薄弱,又缺乏相关研究设备,高能物理在较长一段时间内仍依附于核物理而获得不断发展 。
《1956—1967年科学技术发展远景规划纲要》结合当时国情提出了很多科技发展目标,在“原子能的和平利用”部分中提到,必须组织力量,发展原子核物理及基本粒子物理(包括宇宙线)的研究 。
亚原子物理实验研究的首要任务是加速器和探测仪器的研制,中科院近代物理所(物理所、原子能所)的科学家在此方面进行了系列开拓性的工作 。他们还在宇宙线研究、电子学等方面取得了一些重要成果 。
特别值得一提的是,1960年王淦昌研究组在苏联杜布纳联合原子核所利用当时能量最高的加速器发现了反西格马负超子 。
大批科学家家在杜布纳的工作,为此后我国亚原子物理实验研究的发展奠定了重要的知识基础与人才基础 。
- 理论研究:“层子模型”的建立
经过不到一年时间,通过朱洪元、胡宁等39位中国物理学家的不懈努力和积极探索,“北京基本粒子理论组”发表了42篇研究论文,提出了强子结构的理论模型,后称为“层子模型” 。
这是关于物质基本结构和运动规律的理论成果 。
“层子模型”是由国家组织规划,依托当时相对突出的几个高能物理理论研究单位完成的,在当时产生了重要影响,也为此后我国高能物理理论的发展奠定重要的基础 。
- 高能基地建设:高能加速器建造的努力
在高能方面,原子能研究所先后提出了多个加速器方案,但均未能落实 。
高能物理研究所成立后,在北京香山召开了高能物理研究和高能加速器预制研究工作会议,并在会后派遣考察组赴欧美,设想了6种具体方案,但也未能实施 。
这一阶段虽然未能成功建造出高能加速器,但培养了很多高能加速器建造方面的人才,且在高能加速器的设计和预制研究方面积累了经验 。
初具规模、不断完善阶段
1977—1992年
该时期,我国的高能物理学科实现了建制化发展 。
在理论方面,规范场研究取得了大批成果;实验装置方面,建成了北京正负电子对撞机;此外积累了大量的优秀人才 。
国家对科技发展的重视,加上务实的科技规划,是这一阶段我国高能物理取得进步的主要原因 。
- 高能物理学科的建制化
此后,高能物理在我国逐渐完成了建制化 。
这一时期关于高能物理理论研究的一系列会议的召开,为理论研究提供了交流平台,并讨论出很多研究方向,标志着高能物理在我国已经成为一门独立发展的学科 。
这一过程中,我国高能物理界开始和国际同行交流,为后面与国际接轨打下基础 。
- 高能理论研究的新高潮:规范场理论研究
1978年广州规范场讨论会对规范场理论的研究进行了总结,同时也将规范场理论在我国的发展推向高潮 。
我国高能物理的理论研究在这一阶段已经趋于成熟 。
这一时期的科技政策更加注重非行政手段下的支持,以及对科研机构和人员自主权的尊重 。
在这种环境下,经过北京、广州、西安、兰州等几地学者的努力,规范场理论研究在我国得到迅速发展 。
- 高能加速器建造“终成正果”
在国民经济调整的大趋势下,该工程最终搁浅,但工程前期开展了实际的设计建造工作,并汇聚了一批高能加速器建造的人才 。
在国家的大力支持和科学家的不懈努力下,1982年北京正负电子对撞机(简称BEPC)建造被排上日程,其能量定为2.2/2.8 GeV,1983年正式立项,1984年10月正式动工 。1988年10月16日,BEPC首次实现正负电子对撞 。
该工程除了BEPC本身外,还建造了探测装置北京谱仪(BES)和北京同步辐射装置(BSRF) 。
经历了多年的艰难探索和不懈努力,我国终于成功建造了自己的高能加速器 。
自主创新、融入国际阶段
1992—2012年
这一阶段科技政策更加灵活合理,科研机构具有充分的自主权,科技与经济社会之间的联系得到了前所未有的强调 。
我国的高能物理发展取得了举世瞩目的进步,融入了国际发展的大潮并实现了自主创新 。
- 高能物理研究实现自主创新
2003年,国家发改委正式批准北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII) 。
BEPC在这一阶段取得了了包括τ轻子质量的精确测量、2~5 Gev能区正负电子湮没产生强子反应截面(R值)的精确测量等多项领先国际水平的高能物理研究成果,正负电子对撞机国家实验室成为国际上研究高能物理的几大重要基地之一 。
这一时期我国的高能物理重要实验研究还有大亚湾中微子实验 。
该实验站于2003年开始计划,于2011年开始运行取数,并于2012年3月发现了一种新的中微子振荡,这是当年国际高能物理研究的重大冲破 。
在高能物理研究上取得了众多成果,反映我国的高能物理发展已经实现自主创新 。
- 高能物理研究融入国际大潮
20世纪90年代,在西藏羊八井,中日合作建设了AS-γ实验装置,中意合作建设了ARGO实验装置 。
2006年,依据羊八井宇宙线观测站实验数据的系统分析,中、日两国物理学家在
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