探究物質(zhì)本源，追趕世界科學(xué)最前沿

粒子物理研究是人類認(rèn)識(shí)世界最偉大的活動(dòng)之一。在上世紀(jì)初量子物理和原子核物理取得巨大成功的基礎(chǔ)上，比原子核更深層次的各種新粒子不斷被發(fā)現(xiàn)。上世紀(jì)50年代初，研究“基本粒子”的粒子物理學(xué)正式從原子核物理中獨(dú)立出來(lái)，成為基礎(chǔ)科學(xué)研究中一顆極為耀眼的明星。70多年來(lái)，粒子物理研究獲得了許多重大科學(xué)成果，構(gòu)成物質(zhì)世界的最基本單元?輕子和夸克全部被發(fā)現(xiàn)，描述基本粒子之間相互作用的弱電統(tǒng)一理論和量子色動(dòng)力學(xué)被正確地建立起來(lái)，實(shí)驗(yàn)也完整全面地驗(yàn)證了理論預(yù)言，人類歷史上最成功的科學(xué)理論之一?粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型得以確立。粒子物理研究在70多年中產(chǎn)生了20多個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)，也產(chǎn)生和推動(dòng)發(fā)展了許多重大技術(shù)，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，如，同步輻射、自由電子激光和散裂中子源等通用型大科學(xué)裝置的廣泛應(yīng)用、萬(wàn)維網(wǎng)（WWW）的發(fā)明及在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的規(guī)模巨大的互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)和移動(dòng)經(jīng)濟(jì)，各種與加速器、探測(cè)器相關(guān)的輻照、醫(yī)療、安檢、無(wú)損探傷等高技術(shù)應(yīng)用。

中國(guó)的原子核物理和粒子物理研究起源于早年由歐美留學(xué)回國(guó)的前輩們建立的教育基礎(chǔ)和一些零星的研究隊(duì)伍。上世紀(jì)50年代開(kāi)展的宇宙線研究和參與建設(shè)的杜布納聯(lián)合核子研究所（JINR）是中國(guó)原子核物理、粒子物理和粒子天體物理研究的開(kāi)端。然而，受當(dāng)年的政治、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)、技術(shù)以及杜布納聯(lián)合核子研究所的條件限制，中國(guó)的粒子物理研究獨(dú)立得較晚，發(fā)展也很緩慢。但與“兩彈一星”相關(guān)的活動(dòng)大規(guī)模地培養(yǎng)了人才，掌握了基本的研究方法和手段，奠定了后期真正起步的基礎(chǔ)。十分可惜，上世紀(jì)60至70年代正是“粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型”的黃金時(shí)代，我們錯(cuò)過(guò)了，未能在粒子物理的發(fā)展歷程上留下印跡。實(shí)驗(yàn)上我們沒(méi)有能力和條件并發(fā)現(xiàn)任何重要的基本粒子，理論上我們沒(méi)有跟上夸克模型、弱電統(tǒng)一理論、量子色動(dòng)力學(xué)等關(guān)鍵階段，雖然有一些重要成果，如“層子模型”“規(guī)范場(chǎng)理論研究”等，但均未進(jìn)入國(guó)際主流。

上世紀(jì)80年代初北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)開(kāi)建，中國(guó)的粒子物理研究開(kāi)始真正起步，并取得了良好成績(jī)，奠定了新世紀(jì)我國(guó)粒子物理研究的基礎(chǔ)，也奠定了我國(guó)同步輻射、散裂中子源、自由電子激光等應(yīng)用裝置建設(shè)的基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)30多年的努力，我們終于看到成功的曙光，逐漸走到世界粒子物理舞臺(tái)的中央。北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)使我們?cè)趪?guó)際陶-粲物理研究領(lǐng)域占有一席之地，大亞灣實(shí)驗(yàn)為我國(guó)開(kāi)辟了中微子物理研究的方向，四川稻城的高海拔宇宙線觀測(cè)站使我們站在了國(guó)際宇宙線和伽馬天文研究的領(lǐng)先位置，空間X射線和宇宙線研究也有望實(shí)現(xiàn)國(guó)際領(lǐng)先。大型環(huán)形正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的方案設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)預(yù)研更是讓我們站到了國(guó)際高能物理最前沿，直接競(jìng)爭(zhēng)未來(lái)高能物理發(fā)展的主導(dǎo)權(quán)。同時(shí)，我國(guó)的同步輻射、自由電子激光和散裂中子源等大科學(xué)裝置也逐步達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

過(guò)去70年的努力，篳路藍(lán)縷，成績(jī)斐然，也讓人感慨萬(wàn)千。如果條件具備，其實(shí)我們可以做得很好。丁兆君先生的《中國(guó)粒子物理學(xué)簡(jiǎn)史》為我們?cè)敿?xì)回顧了上個(gè)世紀(jì)中國(guó)粒子物理發(fā)展的歷史，展示了前輩們的艱辛努力與成就。不勝唏噓之際，也給我們提供了很好的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)總結(jié)，為我們做好當(dāng)下、規(guī)劃未來(lái)提供重要的參考。

進(jìn)入新世紀(jì)，一方面我們的環(huán)境、條件、能力和人才隊(duì)伍與過(guò)去相比不可同日而語(yǔ)，建設(shè)世界科技強(qiáng)國(guó)的要求也為我們提供了強(qiáng)大動(dòng)力。另一方面，粒子物理研究結(jié)束了過(guò)去60年以標(biāo)準(zhǔn)模型為指引的模式，開(kāi)始轉(zhuǎn)為需要實(shí)驗(yàn)指引的新模式。這也是過(guò)去幾百年觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)、理論互相轉(zhuǎn)換領(lǐng)導(dǎo)地位、各領(lǐng)風(fēng)騷數(shù)十年的再一次呈現(xiàn)。如何能夠不辜負(fù)時(shí)代的期望和要求，抓住粒子物理下一次革命的機(jī)會(huì)，走在國(guó)際最前列并引領(lǐng)粒子物理的未來(lái)發(fā)展，是我們每個(gè)高能人要回答的問(wèn)題，也是歷史賦予我們這代人的職責(zé)。

（作者為中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所所長(zhǎng)。本文是作者為中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)科技史與科技考古系副教授丁兆君著《中國(guó)粒子物理學(xué)簡(jiǎn)史》一書(shū)所作的序，該書(shū)2024年3月由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社出版）

責(zé)任編輯：王卓