在其宏伟的结构中，有两个中枢尺寸尤为引东谈主驻守：一台全长202米的直线加快器（Linac）、一条周长为240米（精确值为240.4米）的环形储存环（Storage Ring）。关于非专科东谈主士而言，这些精确到米的数值似乎有些奥密。它们是如何被笃定的？为何不是整数好像其它数值？

BEPC精确参数盘算里其实藏着中国科学家在高能物理限度的大聪慧，是基于粒子物理估计观点、加快器物理旨趣、工程抑制要求以及国外谐和配景的轮廓考量。

诞生BEPC的科学观点是什么？

BEPC的盘算初志是填补国外高能物理估计在τ-粲能区的空缺。这一能区选拔具有明确的物理兴味：τ轻子对撞的阈值能量约为4.4 GeV（正负电子总能量)，而J/ψ等粲粒子的产生和估计需要约3.1 GeV的单束能量。在1980年代，国外高能物理估计主要蚁合在更高能区，如好意思国康奈尔大学的CESR（16 GeV）、欧洲的LEP（209 GeV）等，而成心针对τ-粲物理的安设相对稀缺。中国科学家收拢这一机遇，将BEPC定位为在2.2-2.8 GeV单束能量畛域内开动的对撞机，使其成为国外上τ-粲物理估计的“富矿区”。事实解释，这一能区选拔极具计策眼神。

在邓小平同道的支握下，中国科学家笃定了“一机两用”的发展方针，即BEPC既用于高能物理实验，又可为同步发射光源实验提供支握。由于BEPC的能区刚巧位于同步发射诈欺的黄金区域，其产生的硬X射线强度远高于其时国内其它光源，为生物、化学、材料科学等限度的估计提供了遒劲撑握。这种“一机两用”的立异理念不仅省俭了诞生老本，还扩大了安设的诈欺畛域，体现了中国科学家的前瞻性念念维。

为什么直线加快器的长度是202米？

BEPC的直线加快器盘算为202米，这是一个经过精密规画和工程布局后获取的具备完备功能的系统总长。

BEPC的直线加快器需将电子和正电子的能量加快到1.1 GeV至1.4 GeV之间，行为储存环的注入能量。为将粒子加快至该能量区间，BEPC的直线加快器建立了56节盘荷波导加快管，每节长度为3.05米。因此，总的有用加快长度约需170.8米。除加快管外，直线加快器还需建立其它组件，如电子枪、预聚束和聚束器以产生最初的电子束；正电子产生靶（位于加快器中段）通过高能电子束轰击金属靶来产生正电子；束流会诊开采，以监测束流的位置、流强和尺寸；真空系统以保管系统的高真空，这些要道功能组件的摈弃另需约31.2米的长度空间。即直线加快器的通盘组件共同组成了202米的总长度。换句话说，202米长度，是为餍足该储存环注入能量需求，在其时加快梯度技能水平下，经过精密规画并充分探究赞成开采空间后得出的势必后果。

环形加快器的周长为什么是240米？

BEPC储存环的周长盘算为240米，这一参数主要受限于物理抑制和工程要素的影响。储存环是BEPC的中枢，正负电子在这里被储存并进行对撞。其周长是通盘对撞机系统中最基础和要道的参数，成功影响着机器的能量、老本和物感性能。240米的周长是多方面要素量度与优化的后果。

BEPC的首要盘算观点是进行τ-粲物理估计，这个能区的质心对撞能量约莫在3-5 GeV畛域内。这意味着单束流的能量需要达到1.5至2.5 GeV，甚而更高。BEPC的最高盘算能量达到了单束2.8 GeV。要让如斯高能量的粒子束转向，要么需要更强的磁场，要么需要更大的弯转半径。在上世纪80年代，老例电磁铁技能的磁场强度存在上限。如BEPC储存环的二极弯转磁铁，其最大磁场强度为0.9028特斯拉，即关于达到2.8 GeV能量的粒子其所需的最小弯转半径为38.2米，周长约为240米。这一盘算在有限空间内最大化了能量，同期通过多弯磁铁建立优化了轨谈褂讪性。

BEPC盘算参数的科学兴味与国外地位

BEPC的尺寸盘算具有深切的科学兴味。202米直线加快器和240米储存环的组合，使BEPC成为τ-粲物理能区国外最初的安设，其亮度和数据统计量在同类安设中长久保握最初。BEPC的亮度媲好意思国同期期的同类对撞机SPEAR高3倍，能散度更小，探伤器性能更优，成为其时寰球上同类对撞机和谱仪性能最佳的安设。诺贝尔奖得主里克特（B. Richter）在1990年国外高能物理大会上曾高度评价BEPC，称其为“现辞寰球这一能区开动的惟一加快器，何况亮度高于以往任何机器”。

北京谱仪 Ⅲ

（图片起原：中国科学院紧要科技基础顺次分享管事平台）

BEPC的建成填补了国外高能物理估计在该能区的空缺，为粒子物理圭臬模子的考据和新物理时事的探索提供了艰辛平台。这一成就不仅体现了中国科学家的立异精神，也展示了中国在加快器技能限度的快速越过。

BEPC盘算的工程聪慧与技能碎裂

BEPC的盘算参数体现了中国科学家在工程抑制要求下的不凡聪慧。BEPC的240米周长储存环被盘算成跑谈形安设，由超高真空盒、偏转磁铁、聚焦磁铁、扭摆磁铁和高频加快腔等部件组成，空间紧凑但功能皆全。

BEPCII的改革工程更是展现了中国科学家的立异才气。在原BEPC的单环梗直内，BEPCII遣散了双环结构的诞生，这是寰球上初度在如斯短的周长内遣散双环对撞机。靠近空间窄小的挑战，中国科学家采用了一系列立异技能，包括超导高频系统、超导磁铁、全环轨谈慢反映、束团流强检测控制等，使BEPCII在性能上遣散了质的飞跃。

BEPC的得手诞生还带动了中国高能物理关联技能的发展。谢家麟院士团队在BEPC诞生经由中攻克了多项技能难关，包括超高真空技能、精密电磁铁制造、束流会诊技能等，为中国后续大科学安设的诞生积贮了选藏训戒。BEPC的建成不仅遣散了“一机两用”的科学观点，还培养了一浩繁高能物理限度的专科东谈主才，为中国的高能物理估计奠定了坚实基础。

启示与明天瞻望

BEPC的参数盘算为中国大科学安设的诞生提供了选藏训戒。在能区选拔上，BEPC避让了国外竞争热烈的高能区，专注于τ-粲物理这一“富矿区”，通过精确定位遣散了其后居上的科学观点。在工程盘算上，BEPC充分探究了其时中国的技能基础和工业才气，通过自主立异和国外谐和相伙同的神气，遣散了安设的高效诞生和褂讪开动。

论断

北京正负电子对撞机直线加快器的202米长度和储存环的240米周长，是上世纪80年代中国科学家和工程师在特定历史时辰，基于明确的物守望法（τ-粲物理）、可用的技能妙技（磁铁技能、RF加快技能）以及履行的工程抑制（老本、局面）进行系统性量度与精采化规画的聪慧结晶。这两个尺寸共同组成了BEPC行为一个举座协同责任的物理基础，并通过复杂的射频同步系统关联在沿途，体现了高能物理大科学安设盘算的系统性与严谨性。

出品：科普中国

作者：杨超（深圳理工大学科普把握、中国科普作者协会会员）

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