1. 高能物理實驗和高能加速器
早在兩千多年前，我國就有“五行”的假說，認(rèn)為世界上的萬物都是由金、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。二十世紀(jì)物理學(xué)的進(jìn)展告訴我們，世界確實是由一些基本粒子組成的?，F(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驗探測到了標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言的最后一個粒子，即希格斯玻色子。對于組成萬物的這些基本粒子，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)動規(guī)律，就有可能運(yùn)用這些知識為人類服務(wù)。人類的發(fā)展歷史非常清楚地告訴了我們這一真理。科學(xué)家對于電、磁現(xiàn)象的純基礎(chǔ)研究導(dǎo)致人類進(jìn)入電氣時代。對于原子核的基礎(chǔ)研究開創(chuàng)了原子能的應(yīng)用。這種為了造福人類的信念一直推動著科學(xué)家們孜孜不倦地對于物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行探索。
日常生活中所見的萬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)生于宇宙開始形成時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)境中實現(xiàn)當(dāng)初宇宙形成時的條件，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。一種名叫對撞機(jī)的加速器，可同時加速兩股粒子束團(tuán)，讓它們以相反的方向運(yùn)動，在一定的位置上發(fā)生對撞。在對撞機(jī)中，兩個對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，加速器必須采用對撞的方式，否則一大部分能量白白浪費(fèi)掉了。
對撞機(jī)有兩個重要指標(biāo)，一是能量，這要針對所研究的對象來選定。二是亮度。亮度與對撞機(jī)內(nèi)運(yùn)動的兩束粒子流的流強(qiáng)的乘積成正比，就是說對撞機(jī)所加速的粒子的流強(qiáng)愈強(qiáng)，亮度就愈大。兩束粒子對撞時產(chǎn)生某一粒子的事例數(shù)與亮度成正比。亮度愈大，在單位時間內(nèi)產(chǎn)生的粒子愈多。
對撞機(jī)有一個特點(diǎn)，它只能在設(shè)計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)電子對撞機(jī)
1988 年10 月高能物理所發(fā)布了一個振奮全國的好消息，我國研制的北京正負(fù)電子對撞機(jī)在10 月16 日首次實現(xiàn)正負(fù)電子對撞。我國的科技、工程人員優(yōu)異地按指標(biāo)、按計劃、按預(yù)算完成了計劃。這在國內(nèi)外大科學(xué)工程中是罕見的。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)電子對撞機(jī)，與參加工程的全體人員見面，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《中國必須在世界高科技領(lǐng)域占有一席之地》。可以認(rèn)為，由于我們的高能加速器是正負(fù)電子對撞機(jī)，今天我們在高能物理領(lǐng)域才能夠占有了一席之地，是在激烈的競爭中占有的，而且正在不斷地擴(kuò)大。我們現(xiàn)在有一個十分偉大的夢，要建造一臺世界上能量最高的正負(fù)電子對撞機(jī)，環(huán)型正負(fù)電子對撞機(jī)（CEPC）。
我國研制高能加速器的計劃，從1956 年開始，到1979 年底，經(jīng)歷了六次下馬，七次上馬。1980 年底。我國國民經(jīng)濟(jì)調(diào)整，中央決定“八七工程” 下馬。這是我國高能加速器計劃的第七次下馬。雖然鄧小平提出“高能物理不斷線”，但大家對下一步的工作仍十分擔(dān)心，不知怎樣辦才好。“八七工程” 的1.2 億元預(yù)制經(jīng)費(fèi)，剩下約9000 萬元，就是可以用來建造加速器的經(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，中國的高能物理將無法發(fā)展。他決心幫助中國找出一條適合中國國情的發(fā)展高能物理的道路。
1981 年3 月李政道在美國費(fèi)米國家實驗室召開了一個非正式的工作研討會，邀請高能物理所派人到美國討論調(diào)整方案。我國派出朱洪元和謝家麟作為代表，我那時在美國作為訪問學(xué)者，也被指定為代表。李政道同時邀請了美國幾位參加中美高能物理合作的實驗室的專家參加。謝家麟首先在會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5GeV 質(zhì)子同步加速器。大家展開討論，并提出各種建議。美國斯坦福直線加速器中心所長潘諾夫斯基提出了建造2×2.2GeV 正負(fù)電子對撞機(jī)的建議。與會者大多數(shù)都覺得，這樣一臺正負(fù)電子對撞機(jī)，能量不是很高，規(guī)模適中，可以做國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)時經(jīng)費(fèi)限于9000 萬元的條件下，是中國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， 十分適合中國國情。朱洪元、謝家麟和我都贊同這個方案，大多數(shù)與會者都向我國推薦這個方案。
當(dāng)時在國外的我國派出的訪問學(xué)者的意見很一致，就是要搞正負(fù)電子對撞機(jī)，但當(dāng)時國內(nèi)有許多專家傾向于建造質(zhì)子同步加速器，因為打靜止靶在技術(shù)上比較有把握，而且已經(jīng)開展了相應(yīng)的預(yù)制研究。朱洪元、謝家麟回國后主要工作是把對撞機(jī)方案向領(lǐng)導(dǎo)和科學(xué)家匯報，說明它的優(yōu)點(diǎn)，解釋疑問，爭取支持。當(dāng)時各方面提出了很多質(zhì)問：例如，國外專家估計，造價不到2000 萬美元（按當(dāng)時的匯率恰好為9000 萬人民幣）。但中國的國情不同，造價將是多少？對撞機(jī)技術(shù)困難，中國在加速器技術(shù)方面很落后，能做出來嗎？ 中國對大工程的管理缺少經(jīng)驗，能管理這個尖端工程嗎？你們說有物理窗口，幾年以后還有嗎？
謝家麟、朱洪元回國后，多次廣泛組織國內(nèi)科學(xué)家展開論證和調(diào)研，反復(fù)對比權(quán)衡兩條路線的優(yōu)缺點(diǎn)，經(jīng)過反復(fù)深入的論證，最終確定了正負(fù)電子對撞機(jī)的方案。謝家麟、朱洪元在這一個關(guān)鍵性的選擇中，以深入而細(xì)致的具體分析說服了持不同意見的同志，高能物理所全體取得了一致的認(rèn)識，最終確定了北京正負(fù)電子對撞機(jī)（BEPC）的方案。
現(xiàn)在回頭看，我們非常幸運(yùn)，反思國家建設(shè)和高能物理事業(yè)的得失， 1980 年的那個調(diào)整、收縮，中央決定八七工程下馬，對我國高能事業(yè)來說， 真是“塞翁失馬，焉知非?！?。假如沿著原來的“大高能”走下去，物理上步人后塵，難出成果，攤子又鋪得過大，經(jīng)費(fèi)勢難維持，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)電子對撞機(jī)的道路，走上了適合我國國情的發(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。為了建造高能加速器，引進(jìn)了一批人才。當(dāng)時領(lǐng)導(dǎo)班子也隨著擴(kuò)大，一度有12 位副所長。后來中國科學(xué)院特派張厚英來所擔(dān)任常務(wù)副所長。1984 年，領(lǐng)導(dǎo)班子改組，我被任命為所長，張厚英仍任常務(wù)副所長，謝家麟、陳東為副所長，后增加方守賢為副所長。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團(tuán)結(jié)的班子，和諧的班子，合作的班子。
為了推動北京正負(fù)電子對撞機(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)電子對撞機(jī)得以順利建成的決定性的一步。
BEPC 工程是當(dāng)時高能所最重要的一項工作，所領(lǐng)導(dǎo)班子把這項任務(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)會議，會上討論、交流一些重大問題。有些牽涉大多數(shù)人的利益問題（例如職稱、分房等），采取分別成立專項委員會的辦法，以求廣泛收集意見，做到透明、公正。對于具體的行政工作，我強(qiáng)調(diào)各領(lǐng)導(dǎo)層分工明確，有責(zé)有權(quán)，對于下屬部門的工作不胡亂指手畫腳。
我們提倡節(jié)約，不講排場。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)，也沒有按級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)分配給各個項目。北京正負(fù)電子對撞機(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)嶒灪吞祗w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取到一筆經(jīng)費(fèi)，建造了一棟專用的實驗樓。
對于自由電子激光，我十分支持謝家麟的遠(yuǎn)見，他指出自由電子激光的重要性，應(yīng)盡早開始研究。1987 年，在自由電子激光項目還沒有被上級批準(zhǔn)之前，我動用研究所的其它經(jīng)費(fèi)，借撥給這一項目，使其提前開始工作，從而爭取到了時間，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。我在高能所工作多年，對不少同仁都相當(dāng)了解，同仁對我也了解，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，確定各個部件的性能指標(biāo)，以及每一個部件的尺寸及其公差，以保證將來組裝時不發(fā)生問題。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)工作計劃，從預(yù)制一直到最后投入使用，明確的時間節(jié)點(diǎn)，這樣才能保證總裝時不至于因為互相等待而影響進(jìn)度。此外，各組提出需要的人力、設(shè)備和經(jīng)費(fèi)，集中大家提出的計劃，按具體需要分配人力、經(jīng)費(fèi)和實驗室面積等資源，并對各組分別提出的計劃加以綜合、協(xié)調(diào)，作出最終的總體計劃。
當(dāng)工作出了問題時，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、交待工作時沒有講清楚，沒有指出應(yīng)注意的問題。我跟大家一起分析、討論所出的問題，討論如何改進(jìn)，鼓勵大家輕裝前進(jìn)。周一上午，我召開北京譜儀的例行組長會，一般不超過2 小時，力求上下通氣。先傳達(dá)一些所里的要求指示，然后各組分別簡短匯報工作，以及提出對上級的要求等，接下來大家討論，這樣各小組之間可以互相通氣。
有時，有的小組要討論難于解決的問題，我就在組長會后參加該組的小組會。有的問題責(zé)任重大，我來拍板、承擔(dān)責(zé)任，讓具體工作人員沒有顧慮。
漂移室在組裝信號絲等電極絲時，要求在一間超凈無塵工作間內(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發(fā)生火花放電。但是要定購一套無塵的超凈工作間要二十多萬元，對于當(dāng)時來說就是一大筆錢。大家都在思考，能否用更便宜的辦法來解決嗎？我主張，一定要采用最可靠的辦法。經(jīng)過討論，全小組人員都認(rèn)為需要一間超凈無塵室， 我隨即拍板決定購買，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，在實際使用中證明，這套無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，還需要編寫大量軟件。1984 年工程一開始時，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)對編寫軟件這個急迫的問題。我就同時抓緊準(zhǔn)備軟件。但是，這一工程所需配套軟件的編寫是一個十分嚴(yán)峻的問題。根據(jù)國外的經(jīng)驗，編寫高能物理實驗所需的種種軟件需要幾十人年。而當(dāng)時高能物理所在這方面既缺少人才，又缺少經(jīng)驗，而且軟件還需經(jīng)過長期使用，才能找出問題。
當(dāng)時所里有人滿懷信心，主張自力編寫。我雖然相信他們有能力，但工作量很大是客觀事實。如果由少數(shù)人來做，萬一到時間沒有完成，別人插不上手，怎么辦。由于時間緊迫，研究組沒有充分的時間來自己編寫軟件，為了保險，以引進(jìn)為主，自行開發(fā)為輔。通過國際合作，我們引進(jìn)了需要的軟件。后來實際結(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。
從事計算機(jī)技術(shù)的人都知道著名的“摩爾定律”，每兩年，計算機(jī)能力會增強(qiáng)一倍，而價格則會降一半。我抓緊計算中心的建設(shè)，親自主持計算機(jī)機(jī)型的選擇，確定采購的時機(jī)。一般大工程的慣例是在一開始就把計算機(jī)的全部預(yù)算用完。我按照工程各階段對于計算能力的需要，合理地分階段使用計算中心的投資添置計算機(jī)。這樣適應(yīng)了計算機(jī)的性能價格比不斷提高的特點(diǎn)。計算中心的計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，高能物理研究所計算中心的計算機(jī)能力，大大超過了原先的計劃，約是計劃的三、四倍之多。
那時候國外剛開始出現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)，中國還沒有。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，一時無法建立。后來歐洲核子研究中心的朋友想出了一個辦法：在高能物理所建立一個歐洲核子研究中心的電子郵件郵箱帳號，可以實現(xiàn)在北京收發(fā)電子郵件。他們帶著所需軟硬件來到北京，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)出了我國第一封國際電子郵件，這也是我國發(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)大大方便了我國高能物理學(xué)家的國際交流，促進(jìn)了我國高能物理的發(fā)展。并且高能物理所開放了自己的電子郵件系統(tǒng)，提供給我國其他單位的所有科學(xué)家使用，為大眾服務(wù)。
我雖然對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題。我國當(dāng)時受到國際禁運(yùn)，北京譜儀需要的計算機(jī)、大量組件被禁止向中國出口。電子學(xué)線路必須自行設(shè)計專用組件，而這些組件只能在美國制造，如果樣樣都靠國內(nèi)自力解決，必然要花費(fèi)很多時間。這些問題將使研制計劃不能按時完成。
幸運(yùn)的是，北京正負(fù)電子對撞機(jī)和北京譜儀的研制趕上了改革開放。李政道預(yù)見，通過中美合作，美國可以幫助解決中國在建造高能加速器方面的很多困難。因此李政道極力推動中美高能物理合作，雙方簽訂了中美高能物理合作協(xié)議。李政道還推動成立“中美高能物理聯(lián)合委員會”。提出擬請美方派到中國來幫助我們的人員和中方派人到美國學(xué)習(xí)的人員名單。中方通過中美合作，得到很多幫助，解決了不少難題，使我國的高能物理實驗室的建設(shè)能按計劃大步前進(jìn)。
