美国曾独家垄断，如今主动求购中国制造！这些技术，帮助国之重器“脱胎换骨”→

◎  科技日报记者 李坤 陆成宽

北京玉泉路旁，绿树环绕的古朴院落地下，藏着一台外形酷似羽毛球拍的巨型科研装置——北京正负电子对撞机。在这台周长240米的环形装置内，正负电子可被加速到接近光速迎头相撞。科学家通过研究碰撞产生的微观粒子，探究微观世界基本运行规律，验证现有物理理论，寻找未知新粒子。

日前，科技日报记者来到这里，探秘这台刚刚完成第二次升级改造的国之重器。经过此番改造， 该装置的对撞能量、对撞亮度等关键指标大幅提升，核心性能实现历史性突破。

“这台装置自建成运行至今已近四十年，但它可不是一台‘老机器’。”进入地下隧道，中国科学院高能物理研究所（以下简称“高能所”）北京正负电子对撞机运行总指挥于程辉研究员介绍，历经两次重大升级改造，它早已“脱胎换骨”，是一台名副其实的现代化大科学装置。

“要领跑，就必须超越自我”

“为什么要再次升级改造？”

面对记者的提问，于程辉介绍，自2009年完成首次升级改造后，北京正负电子对撞机成为全球唯一运行在陶-粲能区的对撞机。此后11年间，它在该能区接连发现32个全新粒子，这些粒子都不在现有标准模型的理论框架内，预示着人类对物质世界最底层的认知可能被改写。

“凭借这一成绩，我国长期领跑陶-粲能区的基础粒子物理研究。 要领跑，就必须超越自我。 ”于程辉说，“理论上，陶-粲能区还藏着10到15个新粒子。如果不再次提升对撞机性能，我们预计需15年才能将它们‘挖’出来。”

这些切实可期的丰硕成果引来多个国际竞争者。2020年起，德国潘达、日本BelleⅡ、美国杰斐逊等实验装置纷纷申请经费，试图将他们的对撞机也瞄向这一“黄金”能区。

“对撞机就像科学家在富矿里开凿的铲子。我们之前用这把铲子挖出了令人垂涎的宝藏，现在别人要扛着更好的工具来抢矿，我们必须把自己的铲子磨得更锋利。”于程辉打了个比方。

“我们必须捍卫自己在陶-粲能区领先地位，不能让到嘴的鸭子飞了。”他指着装置旁新粒子发现分布图说，在高能物理领域，谁先发现并发表成果，谁就拥有命名权，慢一步基本等于白做。 二次升级改造至关重要，直接影响北京正负电子对撞机能否保持全球竞争优势。

2021年7月，北京正负电子对撞机对撞能量和取数效率升级工程正式立项，中国科学院决定投资1.6亿元，目标是将对撞机的峰值亮度和积分亮度均提升至原来的3倍以上。

此前虎视眈眈的国际竞争者，在评估我方升级方案后纷纷调整策略，德国、美国、瑞士三家主动退出该能区的竞争。日本的装置升级后，未能达成预期目标。

“前不久，我们顺利完成升级改造，既定性能指标全部达成。”于程辉笑道，“这次，鸭子彻底飞不了了。”

“研制全球最好的组合型超导磁铁”

说话间，记者随科研人员穿过防护门，步入储存环隧道。眼前，低温超导腔、组合型超导磁铁和精密真空室等整齐排列，设备在灯光下泛着冷峻的光泽。

“这里就是第二次升级改造的核心。我们对对撞点区域进行了重大改造。”于程辉指着刚完成验收的组合型超导磁铁介绍，“要让性能提升至原来的3倍，关键在于把对撞点的束团尺寸压得更小、流强提得更高，让对撞效率发生质变。”

这听起来简单，实则是一项极致的工程挑战。高能所研究员朱应顺告诉记者：“最大拦路虎是对撞点两端的聚焦磁铁——组合型超导磁铁。”

然而，这种磁铁的制造技术曾被美国布鲁克海文实验室独家垄断。

“为了尽早摆脱受制于人的困境， 我们用了13年，研制全球最好的组合型超导磁铁。我们研制的组合型超导磁铁的性能比美国产品还高出40%。 ”朱应顺语气中透着自豪。更具戏剧性的是，2025年5月，当年独家垄断的美国实验室主动联系高能所，希望采购中国制造的组合型超导磁铁。

主题：陶-粲能区