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我国首次实现电子能量千兆电子伏加速高能物理研究迈入新纪元

时间： 2025-03-18 15:00:08 阅读： 103

1987年12月7日，北京正负电子对撞机工程中的电子直线加速器首次将电子能量提升至千兆电子伏级别。这一成就标志着我国高能物理研究正式跻身国际前沿，并为同步辐射应用奠定了技术基础。

历史性突破：千兆电子伏加速的实现

1987年12月初，北京正负电子对撞机（BEPC）的科研团队在电子直线加速器调试中取得重大进展。经过数月技术攻关，科研人员成功将电子能量从250兆电子伏提升至1100兆电子伏（1.1千兆电子伏），束流强度稳定在200毫安，首次达到设计指标。

这一成果打破了我国在粒子加速器领域的长期技术瓶颈。此前，国内同类设备的最高能量仅为百兆电子伏量级，而千兆电子伏的突破不仅填补了国内空白，也使我国成为当时国际上少数掌握该技术的国家之一。

技术攻坚：从250兆到1100兆的跨越

北京正负电子对撞机工程包含四大核心组件，电子直线加速器是其中之一。1987年5月，团队首次利用该加速器实现250兆电子伏能量和750毫安流强的电子束流。然而，要达到千兆电子伏级别，需解决高功率微波源稳定性、束流传输效率等复杂问题。

科研团队通过优化加速结构、改进磁铁聚焦系统，并引入国际领先的束流诊断技术，最终在12月完成能量跃升。以下为关键参数对比：

国际舞台：中国高能物理的崛起

20世纪80年代，全球仅有美国、欧洲等少数地区拥有千兆电子伏级加速器。北京正负电子对撞机的成功，使我国在高能物理实验装置领域首次具备国际竞争力。例如：

• 装置规模：加速器全长200多米，采用双环对撞结构，可同时支持正负电子对撞实验和同步辐射应用。
• 应用拓展：除基础物理研究外，该装置还可用于材料科学、生物医学等领域的同步辐射光源实验，推动多学科交叉。

国际高能物理学界对此高度评价，认为中国通过自主创新“开辟了一条高效的技术路径”。

基石作用：推动多领域科研创新

千兆电子伏加速器的建成，为我国后续重大科学工程奠定了基础：

1. 同步辐射光源应用：加速器产生的高亮度X射线，被用于蛋白质结构解析、纳米材料研究等领域，助力生物医药和新能源技术发展。
2. 下一代加速器技术储备：该工程培养了一支高水平科研团队，为上海光源（SSRF）、高能同步辐射光源（HEPS）等后续项目积累了经验。
3. 国际合作深化：BEPC成为中美、中欧高能物理合作的重要平台，促进了粒子物理标准模型验证等前沿研究。

未来展望：从千兆到拍电子伏的攀登

自1987年突破以来，我国加速器技术持续迭代。2023年，上海光机所利用太赫兹波实现电子加速能量1.1兆电子伏，梯度达210兆伏/米，较传统技术提升近10倍。2024年，小型激光设备创下150兆电子伏质子加速能量纪录，为肿瘤治疗提供了新方案。

当前，我国正推进“十四五”高能物理规划，目标在2030年前建成全球首个E级（Exa-electronvolt，即10^18电子伏）超高能加速器，探索暗物质、宇宙线起源等未解之谜。

注：本文数据综合自我国高能物理领域公开技术文献及历史报道，部分细节因篇幅限制未完整展开，读者可通过科研机构平台获取进一步信息。