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)識世界最偉大的活動之一。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，成為基礎(chǔ)科學(xué)研究中一顆極為耀眼的明星。70多年來，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)一理論和量子色動力學(xué)被正確地建立起來，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多個諾貝爾獎，也產(chǎn)生和推動發(fā)展了許多重大技術(shù)，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益，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、萬維網(wǎng)（WWW）的發(fā)明及在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的規(guī)模巨大的互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)和移動經(jīng)濟(jì)，各種與加速器、探測器相關(guān)的輻照、醫(yī)療、安檢、無損探傷等高技術(shù)應(yīng)用。

中國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）是中國原子核物理、粒子物理和粒子天體物理研究的開端。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”的黃金時代，我們錯過了，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，理論上我們沒有跟上夸克模型、弱電統(tǒng)一理論、量子色動力學(xué)等關(guān)鍵階段，雖然有一些重要成果，如“層子模型”“規(guī)范場理論研究”等，但均未進(jìn)入國際主流。

上世紀(jì)80年代初北京正負(fù)電子對撞機(jī)開建，中國的粒子物理研究開始真正起步，并取得了良好成績，奠定了新世紀(jì)我國粒子物理研究的基礎(chǔ)，也奠定了我國同步輻射、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的中央。北京正負(fù)電子對撞機(jī)使我們在國際陶-粲物理研究領(lǐng)域占有一席之地，大亞灣實(shí)驗(yàn)為我國開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站使我們站在了國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)國際領(lǐng)先。大型環(huán)形正負(fù)電子對撞機(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際高能物理最前沿，直接競爭未來高能物理發(fā)展的主導(dǎo)權(quán)。同時，我國的同步輻射、自由電子激光和散裂中子源等大科學(xué)裝置也逐步達(dá)到了國際先進(jìn)水平。

過去70年的努力，篳路藍(lán)縷，成績斐然，也讓人感慨萬千。如果條件具備，其實(shí)我們可以做得很好。丁兆君先生的《中國粒子物理學(xué)簡史》為我們詳細(xì)回顧了上個世紀(jì)中國粒子物理發(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)伍與過去相比不可同日而語，建設(shè)世界科技強(qiáng)國的要求也為我們提供了強(qiáng)大動力。另一方面，粒子物理研究結(jié)束了過去60年以標(biāo)準(zhǔn)模型為指引的模式，開始轉(zhuǎn)為需要實(shí)驗(yàn)指引的新模式。這也是過去幾百年觀測、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)時代的期望和要求，抓住粒子物理下一次革命的機(jī)會，走在國際最前列并引領(lǐng)粒子物理的未來發(fā)展，是我們每個高能人要回答的問題，也是歷史賦予我們這代人的職責(zé)。

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

責(zé)任編輯：王卓