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： 2026-01-24 21:02:50 阅读：622

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。