科技日?qǐng)?bào)記者 陸成寬

“北京譜儀在τ物理、粲物理、強(qiáng)子物理等方面取得了世界矚目的成果，使中國在世界高能物理領(lǐng)域占有了一席之地?！?/p>

9月5日至6日，北京譜儀物理30周年專題研討會(huì)在中科院高能所舉行，李政道在賀信中如此評(píng)價(jià)北京譜儀。

1988年10月16日，北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)實(shí)現(xiàn)首次對(duì)撞，并于12月亮度達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。1989年4月，北京譜儀推入北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的南對(duì)撞點(diǎn)投入運(yùn)行；9月，正式采集數(shù)據(jù)，開始物理實(shí)驗(yàn)。1991年5月，北京譜儀國際合作組正式成立，BEPC/BES實(shí)驗(yàn)成為首個(gè)由中國主導(dǎo)發(fā)起的國際大科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

時(shí)光荏苒，北京譜儀由第一代（BES）發(fā)展到了第三代（BESIII），30年來北京譜儀實(shí)驗(yàn)取得了一系列令世界矚目的科學(xué)成果。

“陶（τ）輕子質(zhì)量的精確測量和在BEPC所能達(dá)到的能區(qū)成功地進(jìn)行了R值掃描測量，這兩個(gè)測量的成功一舉確立了BEPC及BES在國際高能物理界的學(xué)術(shù)地位，也都成為BES及國際高能物理界當(dāng)年的重大物理成果?！敝袊茖W(xué)院院士、中科院高能物理所所長王貽芳在談到北京譜儀早期最受關(guān)注的科學(xué)成果時(shí)表示。

τ輕子質(zhì)量是粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的基本參數(shù)。BES實(shí)驗(yàn)1992年測到τ輕子質(zhì)量的精確值，其中心值比以前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果小7MeV(兆電子伏特)，精度提高了10倍，精確驗(yàn)證了輕子普適性理論。

“由于過去測到的τ輕子質(zhì)量值偏高了7 MeV，導(dǎo)致輕子普適性理論是否正確一直存在爭議，而本次實(shí)驗(yàn)說明了輕子普適性理論是毋庸置疑的。”王貽芳說道。

 這一成果震撼了國際高能物理界，被認(rèn)為是1992年國際上最好的粒子物理成果，被評(píng)為1993年國際十大科技新聞之一，被PDG（粒子數(shù)據(jù)組） 確認(rèn)為粒子物理界重要實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之一。

談到τ輕子質(zhì)量的精確測量，今年79歲的中科院高能物理所原所長鄭志鵬仍然心情激動(dòng)，他說：“我在1992年、1993年代表BES合作組分別在海外華人物理大會(huì)和國際輕子光子大會(huì)上宣布了在BES上進(jìn)行的τ 輕子質(zhì)量測量結(jié)果，引起了極大的反響。”

作為粒子物理中的一個(gè)基本參數(shù)，R值在發(fā)展粒子物理理論及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)模型方面起著重要的作用。

在20世紀(jì)末，標(biāo)準(zhǔn)模型中與粒子質(zhì)量起源密切相關(guān)的希格斯粒子尚未找到，標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言的希格斯粒子質(zhì)量與歐洲核子中心的大型正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)實(shí)驗(yàn)給出的排除區(qū)域結(jié)果不符合，使得在實(shí)驗(yàn)上尋找希格斯粒子變得更加撲朔迷離。仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn)，上述預(yù)言的不確定性主要來自于5GeV（十億電子伏特）下R 值的測量誤差。

2001年，BESII實(shí)驗(yàn)在2GeV-5GeV能區(qū)進(jìn)行了精確的R值測量，把R值的精度由原來的15%-20%提高到6.6%，成為當(dāng)時(shí)國際高能物理高精度測量前沿的重要成果之一。由此導(dǎo)致對(duì)希格斯粒子的質(zhì)量預(yù)期由原來的62GeV變?yōu)?02GeV，緩解了預(yù)期與直接實(shí)驗(yàn)尋找之間的矛盾。2012年發(fā)現(xiàn)希格斯粒子，其質(zhì)量為125 GeV。

“BESII實(shí)驗(yàn)測得的R值結(jié)果，為后來在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)上最終發(fā)現(xiàn)希格斯粒子提供了重要指導(dǎo)。”王貽芳強(qiáng)調(diào)。

事實(shí)上，北京譜儀這樣的大型高能物理實(shí)驗(yàn)，不僅僅是單純的研究項(xiàng)目。從實(shí)驗(yàn)探測器、電子學(xué)、在線取數(shù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造，到順利運(yùn)行，在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)乃至超過探測器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)，再到數(shù)據(jù)分析和成果發(fā)表，再包含其中的硬件和軟件升級(jí)，這是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。

這樣的大工程的成功，不僅僅體現(xiàn)在各種硬性成果上，而且還體現(xiàn)在成功管理和協(xié)調(diào)這樣一個(gè)國際性大型科研團(tuán)體的經(jīng)驗(yàn)積累、科學(xué)文化的建立和這一合作過程中培養(yǎng)和成長起來的大量高能物理人才。

BES實(shí)驗(yàn)也是科技領(lǐng)域國際合作的典范，歷經(jīng)30年發(fā)展至今，北京譜儀國際合作組由最初來自中國的60余名，美國的20余名，總共90余名物理學(xué)家，不久增加到約150人，發(fā)展到如今BESIII國際合作組來自中國、美國、德國、意大利、英國、俄羅斯、瑞典、日本、荷蘭等15個(gè)國家72個(gè)研究單位的近500名合作者。“通過國際合作，我們得以建立現(xiàn)代科學(xué)文化、加快人才培養(yǎng)、先進(jìn)技術(shù)引進(jìn)的速度。”王貽芳說道。

以北京譜儀的建設(shè)為起點(diǎn)，高能物理實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域這30多年逐漸由國際高能物理俱樂部中的一張新面孔，走到了國際高能物理研究舞臺(tái)的中央。

BESⅢ國際合作組發(fā)言人、中國科學(xué)院高能物理研究所研究員苑長征表示，BES實(shí)驗(yàn)30年來，一直是我國培養(yǎng)高科技人才的重要基地。BESIII實(shí)驗(yàn)還將繼續(xù)運(yùn)行5-10年，物理研究將繼續(xù)保持15年以上，可以期待有更多新的發(fā)現(xiàn)和成果。