Monday, June 1, 2015

粒子物理学,其理论基础(量子场论)和实验手段(宇宙线、加速器与探测器)与核物理学一脉相承

弯曲时空量子场论的历史与现状(上)

www.changhai.org/articles/.../QFT_in_curvedST1.php
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平直时空量子场论的粒子诠释或描述取得了巨大的成功, 以至于人们很容易从理论 .... 概念采取了一个纯操作的定义: “粒子” 是一种能够被粒子探测器纪录的场状态。
  • 译言网| 弯曲时空量子场论

    article.yeeyan.org/view/529268/444375
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    2015年2月20日 - 按照量子场论,电磁力、弱力和强力是因为时空背景中微观世界费米子和某些玻色子间规范玻色子的交换。能用粒子探测器直接探测到的粒子为实 ...
  • 粒子物理學- 維基百科,自由的百科全書 - Wikipedia

    zh.wikipedia.org/zh-hk/粒子物理學
    今天所知的所有基本粒子都可以用一個叫做標準模型的量子場論來描寫。 ... 中預言的零質量粒子。2002年,超級神岡探測器證實反應堆中產生的微中子發生了振蕩。
  • 弯曲时空量子场论的历史与现状_老烟枪吧_百度贴吧

    tieba.baidu.com/p/147599807 - 轉為繁體網頁
    平直时空量子场论的粒子诠释或描述取得了巨大的成功, 以至于人们很容易从理论的 .... 效应只是这些场与其它量子体系 (比如 “粒子探测器”) 相互作用的简单结果。
  • 弯曲时空量子场论与量子宇宙学(豆瓣) - 豆瓣读书

    book.douban.com/subject/25771122/
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    图书弯曲时空量子场论与量子宇宙学介绍、书评、论坛及推荐. ... 4.7粒子和粒子探测器第5章量子物质场的有效作用量 5.1量子物质场的有效作用量 5.2费曼传播子的德 ...
  • Biss 科學與科技新知: 彎曲時空量子場論

    biss-hk.blogspot.com/2015/02/blog-post_78.html
    2015年2月24日 - 按照量子場論,電磁力、弱力和強力是因為時空背景中微觀世界費米子和某些玻色子間規范玻色子的交換。能用粒子探測器直接探測到的粒子為實 ...
  • [DOC]20世纪中国粒子物理学史的分期 - 欢迎访问科学文化评论

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    由 丁兆君 著作 - ‎2010 - ‎被引用 1 次 - ‎相關文章
    通过量子场论的研究,物理学家先后预言了正电子、介子等粒子的存在。 ... 学分支─粒子物理学,其理论基础(量子场论)和实验手段(宇宙线、加速器与探测器)与核 ...
  • 科学网—粒子的存在与参照系有何关系? - 陈方培的博文

    blog.sciencenet.cn/blog-71626-644847.html
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    2012年12月21日 - 除了这个缺点外,在把粒子概念推广到弯曲时-空的量子场论时也遇到很大 ... 论开展一些实验研究;例如用探测器探测在加速参照系中所出现的粒子
  • 附件 - 中国科学院大学

    admission.ucas.ac.cn/xkzy/html/80081070201.htm
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    近年来Wilkinson微波背景各向异性探测器(WMAP),Sloan 数字巡天(SDSS)和 ... 物理理论及唯象研究、凝聚态理论、理论和计算生物物理、粒子宇宙学、量子场论和 ...
  • [PDF]时响应的粒子探测器模型 - 物理学报

    wulixb.iphy.ac.cn/EN/article/downloadArticleFile.do?...
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    由 XU FENG 著作 - ‎2005
    1987年8月28日 - 本文中将Unruh-DcWin 型粒子探测器改造咸时响应的粒子探测器. ... 粒子探测器确实可说明真空的观者依赖性, 它是近十年来弯曲时空量子场论 ...




  • 《科学文化评论》第7 4期(2010

     

    科技中国

     

    20世纪中国粒子物理学史的分期、脉络及特点述评

     

    丁兆君

     

    摘要 本文大致按照时间顺序,选取若干坐标事件,将20世纪分为四个阶段,阐明我国粒子物理及其各分支学科的发展脉络,并论述20世纪我国粒子物理发展各阶段、各分支学科的特点。

    关键词 粒子物理 高能物理 宇宙线 加速器

     

    粒子物理(高能物理)[1]是当今物理学乃至自然科学中最前沿的学科之一,其发展带动着相关学科的进步,是显示度较高的一门学科。自1901年颁发诺贝尔奖至今,170余位诺贝尔物理奖获得者中,大约有50位与粒子物理研究相关,是物理学中获诺贝尔奖最多的一门分支。粒子物理学科在我国的建立与发展具有“中国特色”,且在其每一个发展阶段都各具特色,各有其经验与教训,值得我们不断去总结、归纳与借鉴。

    1949年,中华人民共和国成立,中国科学院随后成立,国内从事物理学研究的机构与人员得到重组与集中,海外的华裔物理学家也陆续回国,从而为粒子物理学科在中国的形成奠定了基础。1966年,“文化大革命”爆发,如其它学科一样,粒子物理在科研、教学方面都立遭停顿。“文革”结束后,《高能物理》、《高能物理与核物理》相继创刊。至1981年高能物理学会成立,粒子物理学在中国逐渐完成了其建制化过程。由此,笔者取新中国成立、“文革”爆发与高能物理学会成立作为坐标事件,将20世纪分为四个阶段,分述如下:

     

     萌芽、奠基阶段(19001949

     

    这一时期,粒子物理在我国尚依附于核物理而获得发展,尤其受到了“核物理热”的推动。其主要成就由赴海外深造的留学生、访学人员完成。“非独立性”是这一阶段我国粒子物理的主要特点。

     

    1. 20世纪上半叶国际粒子物理研究的进展

    20世纪的上半叶,正值现代物理学蓬勃发展的阶段。自相对论与量子力学创立以来,原子物理、原子核物理相继得到飞速发展,在此基础上,粒子物理学也随之而萌芽、产生了。

    在早期的原子物理、原子核物理研究中,电子、光子、质子、中子先后被发现,“基本粒子”的概念逐渐形成。而为了研究高速运动的微观粒子,人们将相对论与量子力学有机结合,发展出量子场论。通过量子场论的研究,物理学家先后预言了正电子、介子等粒子的存在。此种预言结果都通过对宇宙射线的研究而得到证实。

    在研究微观粒子的过程中,首先不可或缺的是探测技术的运用,而依靠验电器计数、照相底片显影等进行粒子观测的手段也越来越不能满足精确实验的需要。为此人们发明了各种粒子探测器。早期的基本粒子研究对象基本局限于核反应中的放射线与宇宙射线,能量、强度受到很大限制。为此,物理学家发展出了各种类型的粒子加速器,粒子加速技术得到不断发展。

    经过了第二次世界大战的有力推动,原子核物理得到迅猛发展。随着核物理研究的深入及其水平的提高,其学科内部逐渐产生了一个独立的研究方向,并逐渐形成一个新的物理学分支──粒子物理学,其理论基础(量子场论)和实验手段(宇宙线、加速器与探测器)与核物理学一脉相承,并很快成为现代物理学研究的最前沿领域之一。

     

    2. 早期中国学者的基本粒子研究

    国人在核与粒子物理学科中所做出的贡献,基本上都是赴海外深造的一些留学生、访学人员在国外完成的。

    自近代科学传入中国以来,我国早期从欧美留学归来的物理学家当中,从事实验研究者居多。如胡刚复、丁西林、颜任光、吴有训、叶企孙、谢玉铭、严济慈等人,皆为中国实验物理研究与教学的先驱。由于受这些前辈的教育影响,在20世纪30年代前后主修物理的留学生当中,大多从事实验物理研究。在亚原子物理领域,其荦荦大者如赵忠尧、王淦昌、张文裕。做出重要贡献的还有钱三强、吴健雄、袁家骝等。此外,霍秉权、郭贻诚、梅镇岳也都取得了重要成果。

    20世纪早期,中国虽有夏元瑮、周培源、王守竞、吴大猷等几位理论物理大师,但相较实验物理研究者实力为弱。在30代之后,留学欧美的学者从事理论物理研究的,大都是由于兴趣转向,或导师的研究方向所致。其中对于中国粒子物理发展有较大影响的可以张宗燧、彭桓武、马仕俊、胡宁、朱洪元等几位为代表

    在分析、讨论上述科学人物的科学贡献的价值、影响与历史定位时,针对国内学术界的诺贝尔奖情结,应当清醒地看到,虽然我国在亚原子物理方面的开拓者曾经做出过一些令世人瞩目的成就,但相对而论,他们当初大都是远涉重洋的学子,无论从学术经验、水平还是成就而言,他们都不能与当时活跃在科学前沿的一些欧美的大师级人物(如他们的导师)相比。当然,正是这些留洋的学子,在归国之后筚路蓝缕,以启山林,开创出了一片粒子物理研究的新天地。因而,对于国人来说,他们回国后的创业远较其在国外所做出的贡献重要。

     

    3. 新中国建立前中国粒子物理研究的薄弱基础

    30年代之前出国留学的叶企孙、吴有训、周培源、王守竞等中国学者基本上没有机会接触新兴的亚原子物理学。自1930代之后,赵忠尧、王淦昌、张文裕、霍秉权、张宗燧、马仕俊等陆续从国外学成归来,才将原子核物理及有关宇宙线与基本粒子的知识带到中国。在新中国成立之前,中国能形成一个薄弱的粒子物理研究基础,大多归功于上述一些留学海外的学者归国之后所做出的努力。

    为我国粒子物理学科的发展奠定基础的,不但有人的因素,还有政治、战争等诸因素的影响。新中国成立前我国核与粒子物理薄弱基础的形成,不仅要归功于上述一批归国的留洋学子在一些研究院所与高校展开的教育、科研与人才培养等开创性工作,二战以来的“核物理热”对中国亚原子物理的发展亦起到了一定的推动作用。即便是基础薄弱,在一些有识之士的呼吁下,国民党当局也开始关注这一国际性的以核武器制造为目的的核物理研究热潮。北平研究院中央研究院、北京大学、清华大学等单位都相继成立了机构,组织了人员甚或拟订了相关的研究计划。

    这一场自民间到政府的核物理研究及原子弹制造的热潮,最后都因国民政府的财力匮乏而告终。但对于中国的核与粒子物理研究来说,这场核物理热具有非常积极的意义。几所高校及科研院所在这场热潮中都各自加强了原子核物理的教研活动,同时也深化了对基本粒子的了解。这对于国内学者认识正面临从原子核物理中脱胎而出从而形成独立学科的粒子物理来说,是必要的知识储备。另外,由于粒子物理的研究方法与原子核物理一脉相承,在这场核物理热中所筹备的研究设备,对于日后开展核物理与粒子物理研究是同等重要的。在安装调试这些设备的过程中,不仅深化了认识,而且培养了人才。当然,这是新中国成立之后的事了。

     

     起步、加速阶段(19491966

     

    这一时期,我国粒子物理并没有如西方那样适时形成一个独立学科,但却获得了较快的发展。不论是机构、队伍的建立,还是教学、科研的开展;也不论是理论的普及与创新,还是实验的筹划与合作,都实现了质的飞跃,与国际的差距日渐缩减。“奋起直追”是这一阶段的主要特色。

     

    1. 粒子物理研究机构的建立与研究队伍的形成

    新中国成立之际,适逢粒子物理作为一门学科开始形成。相对于欧美物理学界高能物理实验室的建立与加速器的建造盛况而言,粒子物理研究基础薄弱的中国尚处于较低的起点。但建国后国家科学研究机构──中国科学院的建立为粒子物理研究形成了一个良好的环境,而其相应的研究队伍也渐趋形成。从近代物理研究所到物理研究所,再到原子能研究所,这样一个经过几年大发展所形成的初具规模的核物理研究基地,在理论与实验研究方面,使得我国粒子物理研究得以有组织地开展;同时形成的一支实力迅速增长的研究队伍,不但为我国核科学技术及核工业起到了“老母鸡”的作用 [钱三强、朱洪元 1993, 240],在中国粒子物理学的发展初期亦同样起到了“老母鸡”的作用,在为我国粒子物理研究培养、输送人才方面起到了奠基的作用。

    在高能实验仪器、手段匮乏的情况下,我国粒子物理发展早期走过了一段“理论先行”的道路。张宗燧、朱洪元等在北京师范大学、北京大学、山东大学所举办的理论物理进修班、开设的量子场论课程及基本粒子理论讲座,这一系列的系统教学与培训使得有关粒子物理的知识在全国范围内得到了普及,这是我国粒子物理研究大规模开展的关键而必要的前提。

    北京大学技术物理系、清华大学工程物理系与中国科技大学近代物理系,是继近物所、物理所与原子能所之后,为我国培养、输送大批核与粒子物理研究人才的重要基地,也进一步为我国亚原子物理后来的蓬勃开展奠定了坚实的基础。

     

    2. 实验粒子物理研究工作的筹划与合作

    20世纪中叶粒子物理从核物理中脱胎而出,形成一门独立学科之时,中国由于核物理本身研究基础的薄弱,又缺乏高能物理研究必需的设备,加之国家对于发展原子能事业的高度重视,粒子物理在较长的一段时间内仍一直依附于核物理而不断发展。直到我国提出高能加速器建造规划以及参加苏联杜布纳联合原子核研究所的高能物理工作为止,中国粒子物理的发展才有了较大转机。

    我国宇宙线物理的研究虽然相对西方国家而言较为迟缓,但其发展历程却基本类同。在依附于核物理而获得不断发展的过程中,宇宙线物理与粒子物理自然结合,相伴脱离了低能核物理,从而使得宇宙线研究成为粒子物理中一个重要的组成部分。云南宇宙线实验站的建立是我国宇宙线物理研究大规模开展的起点,而此前赵忠尧、王淦昌从国外带回的多板云室与圆云室为宇宙线观测提供了必要的手段,亦为此后系列云室及其它探测仪器的建造奠定了基础。

    高能加速器的建造在经济、技术基础薄弱的中国历经曲折。自新中国成立至60年代后期,我国高能加速器建造“五起五落”,始终处于“纸上谈兵”的状态。但通过一系列低能加速器的建造实践,为我国高能加速器的建造培养和储备了人才,同时在技术方面也积累了必要的经验。

    1955年苏联杜布纳联合原子核研究所的成立是我国粒子物理研究与国际接轨的重要环节。不仅王淦昌等人所做出的高能实验物理发现为世界瞩目,尤其重要的是,在参与国际合作中,我国派往杜布纳联合所的百余名学者初次接触了大型高能加速器并参与了高能物理实验研究,为我国此后的高能物理研究奠定了必要基础。

     

    3. 哲学思潮与理论创新

    中国粒子物理理论研究的开始,主要归功于彭桓武、张宗燧、胡宁、朱洪元等几位自国外留学归来的理论物理学家。他们多受教于国际知名的物理大师,如玻恩、薛定谔、狄拉克、布莱克特等诺贝尔奖获得者,因而在留学、访学期间便接触到了理论物理研究的国际前沿。回国之后,在他们的带领下,很快形成了几支有关粒子物理理论的研究队伍并展开教学。除彭桓武因从事核反应堆理论及核武器研制而转移了研究方向外,余下的三位分别在中科院数学研究所、北京大学、原子能所工作,从而形成了三个较有影响的粒子物理理论研究中心。

    新中国成立前后,我国一些学者的零散研究还仅限于亦步亦趋地追随国际潮流的发展。而在加入杜布纳联合所之后,我国的粒子物理理论研究才开始与实验相结合,从而得以在不断加强的中外交流中获得健康发展。结合实验研究的成就,我国学者在杜布纳的工作对于提高我国在国际粒子物理学界的知名度方面起到重要作用。

    在胡宁等人的带动下,我国理论粒子物理学界适时地将主攻方向转向基于群论的强子对称性理论,这是非常重要的一步,为此后的理论创新做了必要的准备。60年代由毛泽东主席发起的“一分为二”的思潮对我国粒子物理发展产生了深刻的影响。以上述三个单位为代表,在“文革”之前掀起了以“层子模型”为主要成果的粒子物理理论创新的一次高潮。层子模型理论的创立是我国理论粒子物理发展史上最突出的闪光点之一。

    在特定的历史背景与国际环境下,北京基本粒子理论组开中国粒子物理理论创新之先河,通过大规模的集体协作,得出一套系统的强子结构模型理论。所采用的基本方法,“虽然远不是完善的,也仍然是可取的”[朱洪元、宋行长、朱重远 1986]。通过理论组的工作,使得当时一直处于跟踪学习阶段的中国理论粒子物理学界的研究风气焕然一新。同时,以几位大师为主导的强强联合的协作方式亦符合现代大科学发展的趋势,并为中国理论粒子物理学的新近发展奠定了坚实的知识基础与人才基础。今人没有理由因层子模型的政治、哲学背景而否认其科学价值,更不应苛求这一短期促成的不完善理论与经过多年反复修正、提高的现代夸克模型相比。诚然,对于层子模型的纯科学意义亦不应过高估评。立足于正确理论基础之上的层子模型,走上了不同于他人的发展道路,理论夭折之故不在于“此路不通”的确证,而在于长期的停滞不前。[丁兆君、胡化凯 2007]

     

     挫折、复苏阶段(19661981

     

    这一时期我国粒子物理虽然经历曲折,并未取得重要成果,但却终于从核物理中脱胎而出,并完成了学科的建制化,为下一步的蓬勃发展奠定了基础。“气候初成、局面渐开”是这一阶段的主要特点。

     

    1. 高能物理研究基地的建成与宇宙线研究的进展

    “文革”期间,几乎一切学术研究与高校教学都受到了严重的负面影响,粒子物理学亦不例外。建国后的十余年间,在奋起直追中,中国粒子物理学的研究水平基本上已跟上了国际粒子物理学的发展。但自理论创新的高峰──“层子模型”之后,中国的粒子物理学在几年之中一直止步不前。

    高能物理研究所的成立是我国粒子物理学科发展中最重要的转折点。从此,我国粒子物理摆脱了依附于核物理发展的束缚,从而取得了独立形态。这主要由于我国在退出杜布纳联合原子核研究所之后,出于发展民族科学的动机,从而使得建设我国自己的高能物理实验基地很快被排上了日程。

    在周恩来、邓小平等领导人的重视下,“文革”尚未结束之时便启动了“七五三工程”[2],这给我国高能加速器建设带来了转机。工程虽然最后下马,但这一时期所获得的国家领导的关注却是此后我国高能加速器最终建成的至为重要的保障。

    在“大跃进”精神鼓舞下所建成的大云室组是保证“文革”期间宇宙线物理实验研究不断线的重要因素。而“一个可能的重质量荷电粒子”的发现则为我国宇宙线物理增添了新的活力。同样是在领导人的重视下,新的发现为宇宙线研究带来了转机,并为研究规模的扩大(如高山乳胶室的建立)奠定了基础。

     

    2. 理论研究与高能加速器建造的新进展

    “文革”期间,除云南站的“一个可能的重质量荷电粒子”事例给人带来一时的兴奋之外,我国粒子物理仅有零星的理论研究工作。经过了十年浩劫,此前“我国粒子物理理论研究和国际先进水平之间正在缩小的差距一下子又拉大了”。[朱洪元 1980,页226229]

    70年代初杨振宁在国内发起规范场理论研究起,至1980年广州从化会议召开,标志着我国理论粒子物理研究的一个新纪元。自层子模型创立以来,由于“文革”的影响而中断的理论研究在这一阶段得到了复兴。在规范场研究中,北京、广州、上海、西安与兰州等地的理论工作者陆续参与该项研究,使我国的理论研究工作得以大范围展开。但相对而言,其理论成果不如层子模型那般突出,对后世的影响也没有层子模型那般深远。

    “文革”结束后,在70年代后期短短几年的时间内,我国粒子物理理论研究工作迅速恢复开展,国内学术交流也日趋增强。经过全国科学大会、广州粒子物理理论讨论会等一系列会议的召开,我国粒子物理研究全面复苏,各方面都得到较快的发展,甚至有些工作已达到了国际水平。

    1978年成立的理论物理研究所在集中粒子理论研究人才方面起到了重要作用,为我国理论粒子物理研究的大规模开展与广泛交流提供了良好的学术平台。

    我国的粒子物理研究在80年代初再次达到了一个新的发展高潮。这一时期,中国高能加速器建造(计划)规模更是达到了历史的最高点。“八七工程”[3]是我国高能加速器建设的一个重要环节,脱离实际的“超高能”目标激发了一代高能物理工作者的热情。BPS虽然未能最后建造成功,但有别于此前几次仅限于纸上谈兵的高能加速器建造计划的是:在BPS的预制研究阶段做了大量的先期工作,为此后北京正负电子对撞机的实际建成奠定了坚实的基础。

    《高能物理》、《高能物理与核物理》两个学术刊物的创办,高能物理学会、粒子加速器学会两个物理学会分会的成立,是我国粒子物理走向建制化与学科成熟的标志。中外交流的复苏,尤其是我国粒子物理学家在国外做出了一批令世人瞩目的成就,是我国粒子物理学在80年代蓬勃发展的前夜。

     

      蓬勃发展阶段(19812000

     

    这一时期我国粒子物理学科终于渡过了其“少年期”而发展成熟。虽姗姗来迟,未能登上国际学科发展的高峰而取得硕果,却也小有所成,在国际同行中拥有了一席之地。随着改革开放与科技全球化的进程,我国粒子物理学科在实验(及其装置建设)方面除与国际同行携手并进之外,尚具有“小而精”的特点,而理论方面则已完全融入世界粒子物理学科发展的大潮中而鲜有特色了。

     

    1. 北京正负电子对撞机的建成及其上所做出的成就

    北京正负电子对撞机(BEPC)在经过了“七下八上”的高能加速器方30年的反复之后最终建成,是中国高能物理获得蓬勃发展的关键性一步。它彻底改变了我国粒子物理实验研究仅凭宇宙线观测“靠天吃饭”,或者依托中外交流“寄人篱下”的局面。

    BEPC的建成是国家经济、政治及科技水平等因素合力作用的结果。政治方面,国家领导人的重视与谷羽等四人领导小组的强有力的组织领导起到了关键的作用;经济方面,务实的高能建设规模正与我国的国情相符;科技方面,此前“七上七下”高能加速器预制研究与一系列中小型加速器的建造为BEPC奠定了人才与知识基础。除以上内部因素之外,李政道的一贯支持、潘诺夫斯基的合理建议、中美高能物理联合委员会的合作交流等外部因素也对BEPC的建设起到了极大的推动作用。

    基于PEPC所做出的关于τ轻子质量、R值的精确测量等研究成果使得我国高能物理受到了世界的关注,从此我国在国际高能物理学界占据了一席之地。若将我国高能物理工作者所取得的这些成就置于世界粒子物理学发展的长河中,可能并没有特别重大而影响深远的历史意义,也不能与一些诺贝尔奖级的工作相比拟。但在高能物理经过几十年迅猛发展,速度已趋于平缓的形势下,相对而言,我国的高能物理工作者已经做出了一流的工作,并得到了国际同行的广泛认可。事实证明,规模适中的北京正负电子对撞机的建成掀开了我国高能物理发展的新篇章,标志着一个新时期的成功开始。

     

    2. 中国粒子物理研究的新进展

    1980年从化会议之后,国内外从事理论粒子物理研究的华裔学者对彼此工作的相互了解大大加深,初步建立起一定的合作关系,打开了一定的国际交流渠道,并出现了我国粒子物理学家出国访问交流的高潮。这对于我国学者了解国外研究发展方向,与国际接轨产生了极为积极的影响。“粒子物理讲习班”及此后一系列有关粒子理论会议的举办,使我国在该领域内的研究稳步进展,水平逐渐提高,原先“闭门造车”的我国理论工作者已紧紧地跟上国际粒子理论发展的潮流。相对基于北京正负电子对撞机的高能实验物理而言,我国在理论粒子物理研究方面已完全融入了世界大潮中,难以表现出鲜明的本国特色。

    在当今观测设备精度不断改进、规模不断扩大,宇宙线研究的代价也不断提高的形势下,开展富有成效的国际合作当为宇宙线研究的明智选择。对于工业基础、技术水平与经济条件相对薄弱的我国,这一点尤为重要。羊八井国际宇宙线观测站的建立,以及在该站开展的中日、中意合作研究,是宇宙线物理国际合作的成功典范,也是我国宇宙线物理持续健康发展的一个良好开端。

    同步辐射的发现及其应用研究的开展是高能物理在工业、科技领域诸多副产品中表现最为突出的一个方面。我国在这方面虽然起步较晚,但发展很快。作为兼用光源的北京同步辐射装置(BSRF)使北京正负电子对撞机在高能物理实验研究之余,又提供了为多学科服务的平台,而作为专用光源的合肥同步辐射加速器(HLS)更使得同步辐射应用研究在我国实现了独立于高能实验物理研究之外的蓬勃发展。上海同步辐射装置(SSRL的建设进一步增强了我国同步辐射应用研究的潜力,并确证了同步辐射在物理学、化学、生物学、医学、农学、材料科学、微机械和电子工业等多领域内的重要性。

    我国的粒子物理研究队伍在广泛分布的同时又相对有所集中,作为粒子物理研究“国家队”的高能物理研究所与理论物理研究所在实验、理论两方面起着一定的导向作用。而研究实力相对较强的中国科技大学、北京大学、华中师范大学等高校的教学、研究则各有特色。在各高校中,就粒子物理研究的综合实力而论,以中国科技大学为最。北京大学长于粒子理论,而华中师范大学则偏重于高能重离子核乳胶实验研究。其余各校大多在某个方面有所专长,但却一时难成气候。从事粒子物理研究的人才培养仍是值得关注的一个方面。

     

    结 语

     

    20世纪的中国粒子物理学,经历了新中国成立前的萌芽与奠基、50年代直至“文革”开始的起步与加速、十年动乱到80年代初的挫折与复苏以及此后的蓬勃发展。百年中,它见证了西方近代科学传入我国以来本土化色彩的浸染,直至在全球化的趋势下逐渐融入世界科学大潮这一迭荡起伏的发展历程。笔者通过对这一过程系统的宏观考察,可以初步得出一些粗浅的认识。

    一、粒子物理自核物理中脱胎而出,从而取得独立形态的历史时段为50年代初。而我国的粒子物理是伴随着新中国一起成长、壮大的,对于核物理有着更为密切、持久的依附关系。从近物所到物理所再到原子能所,是长期依附于核物理的粒子物理在我国产生、发展的温床。应该认识到国人深为之遗憾的赵忠尧、王淦昌等先驱人物与诺贝尔奖擦肩而过的客观性与合理性,其实对于中国粒子物理的发展而言,他们回国之后的创业较其在国外的科学贡献更为重要。而50年代中后期粒子物理的普及与有关核物理的几个物理系的创建为我国粒子物理之后的发展充实了知识基础与人才基础。

    二、在宇宙线物理方面,云南宇宙线观测站的建立是我国宇宙线物理大规模研究的开端。1972年“一个可能的重质量荷电粒子”的发现是一个重要的历史转折点,自此我国的宇宙线研究才走上健康发展的道路。此后高山乳胶室的建立,羊八井国际宇宙线观测站的中日、中意合作研究更使我国的宇宙线研究迈入了国际前沿行列,也是我国宇宙线物理持续健康发展的一个新的良好开端。

    三、在加速器物理方面,“七下八上”的高能加速器建设过程如实地反映了我国政治、经济与科技水平的演变。一系列低能、中能加速器的建造提供了高能加速器建造的技术与人才基础。“七五三工程”为我国高能建设带来了转机,“八七工程”激发了我国高能物理工作者的热情,同时为后期建设做了重要铺垫。规模适中的北京正负电子对撞机在符合我国国情及领导人的一贯重视下得以顺利建造成功,是在“以自力更生为主,争取外援为辅”的大原则下,我国政治、经济与科技等诸方面因素合力作用的结果。

    四、在理论粒子物理方面,几位理论物理大师的领导、示范作用尤为重要。层子模型的创立是我国粒子理论研究的第一个高潮。在政治、哲学思潮的影响下,我国粒子理论工作者抓住了契机,他们通过集体合作在夸克模型基础上所建立的层子模型在当时是国际上领先的强子结构理论。尤其重要的是,通过层子模型的创建,为我国粒子物理学的发展奠定了坚实的知识与人才基础。从化会议的召开是我国理论粒子物理研究的转折点,也打开了粒子物理领域中外交流的大门。此后的中国理论粒子物理研究完全融入了世界粒子物理研究的大潮。

    五、在基于加速器的高能实验物理方面,杜布纳联合原子核研究所的成立为我国高能物理工作者提供了一个接触国际高能物理前沿并展示国人才华的一个重要平台。王淦昌等人的实验成就的重要意义不仅在于其科学贡献,还体现在科学之外。高能物理研究所的成立是我国高能物理发展史上最重要的转机,而北京正负电子对撞机的建成最终使我国高能实验物理走上了蓬勃发展之路。τ轻子质量、R值的精确测量等实验工作使我国高能物理在世界同行中占据了一席之地。这些科学成就在当今高能物理高潮期已过的平缓发展时期已属于世界一流的工作。

     

    致谢  在本文写作过程中,笔者得到了导师胡化凯教授的悉心指教,在此谨致谢忱!

     

    参考文献

     

    丁兆君、胡化凯 2006. “七下八上”的中国高能加速器建设. 《科学文化评论》. 3(2).

    丁兆君、胡化凯 2007. “层子模型”建立始末.《自然辩证法通讯》. (4).

    钱三强、朱洪元 1993. 新中国原子核科学技术发展简史. 《钱三强论文选集》. 北京: 科学出版社.

    朱洪元 1980. 闭幕词.1980年武汉强子结构讨论会文集》.

    朱洪元、宋行长、朱重远 1980. 层子模型的回顾与展望.《自然辩证法通讯》. (6).



     作者简介:丁兆君,中国科技大学校史馆馆员。
    [1]“粒子物理”与“高能物理”是基本重合的概念范畴,二者在大多数场合下通用。理论家惯于使用“粒子物理”,而实验家则倾向于使用“高能物理”。本文论述亦基本沿此惯例。
    [2] 19753月,国家计划在十年内经预制研究建造一座能量为40GeV,流强为0.75μA的质子环形加速器,工程代号定为“七五三工程”,该工程最后未能顺利实施。详见丁兆君、胡化凯 2006
    [3] 1977年国家决定首先建造一台30GeV的慢脉冲强流质子环形加速器;到1987年底,建成一台400GeV左右的质子环形加速器,建成我国高能物理实验中心,工程代号定为“八七工程”。但在国民经济调整,基本建设紧缩的大趋势下,该工程也没有最后建成。详见丁兆君、胡化凯 2006

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