探究物質本源，追趕世界科學最前沿

粒子物理研究是人類認識世界最偉大的活動之一。在上世紀初量子物理和原子核物理取得巨大成功的基礎上，比原子核更深層次的各種新粒子不斷被發現。上世紀50年代初，研究“基本粒子”的粒子物理學正式從原子核物理中獨立出來，成為基礎科學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成果，構成物質世界的最基本單元?輕子和夸克全部被發現，描述基本粒子之間相互作用的弱電統一理論和量子色動力學被正確地建立起來，實驗也完整全面地驗證了理論預言，人類歷史上最成功的科學理論之一?粒子物理標準模型得以確立。粒子物理研究在70多年中產生了20多個諾貝爾獎，也產生和推動發展了許多重大技術，取得了巨大的經濟和社會效益，如，同步輻射、自由電子激光和散裂中子源等通用型大科學裝置的廣泛應用、萬維網（WWW）的發明及在此基礎上發展起來的規模巨大的互聯網經濟和移動經濟，各種與加速器、探測器相關的輻照、醫療、安檢、無損探傷等高技術應用。

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回國的前輩們建立的教育基礎和一些零星的研究隊伍。上世紀50年代開展的宇宙線研究和參與建設的杜布納聯合核子研究所（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，受當年的政治、經濟、科學、技術以及杜布納聯合核子研究所的條件限制，中國的粒子物理研究獨立得較晚，發展也很緩慢。但與“兩彈一星”相關的活動大規模地培養了人才，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。十分可惜，上世紀60至70年代正是“粒子物理標準模型”的黃金時代，我們錯過了，未能在粒子物理的發展歷程上留下印跡。實驗上我們沒有能力和條件并發現任何重要的基本粒子，理論上我們沒有跟上夸克模型、弱電統一理論、量子色動力學等關鍵階段，雖然有一些重要成果，如“層子模型”“規范場理論研究”等，但均未進入國際主流。

上世紀80年代初北京正負電子對撞機開建，中國的粒子物理研究開始真正起步，并取得了良好成績，奠定了新世紀我國粒子物理研究的基礎，也奠定了我國同步輻射、散裂中子源、自由電子激光等應用裝置建設的基礎。經過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。北京正負電子對撞機使我們在國際陶-粲物理研究領域占有一席之地，大亞灣實驗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先位置，空間X射線和宇宙線研究也有望實現國際領先。大型環形正負電子對撞機的方案設計與關鍵技術預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展的主導權。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裝置也逐步達到了國際先進水平。

過去70年的努力，篳路藍縷，成績斐然，也讓人感慨萬千。如果條件具備，其實我們可以做得很好。丁兆君先生的《中國粒子物理學簡史》為我們詳細回顧了上個世紀中國粒子物理發展的歷史，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驗和教訓總結，為我們做好當下、規劃未來提供重要的參考。

進入新世紀，一方面我們的環境、條件、能力和人才隊伍與過去相比不可同日而語，建設世界科技強國的要求也為我們提供了強大動力。另一方面，粒子物理研究結束了過去60年以標準模型為指引的模式，開始轉為需要實驗指引的新模式。這也是過去幾百年觀測、實驗、理論互相轉換領導地位、各領風騷數十年的再一次呈現。如何能夠不辜負時代的期望和要求，抓住粒子物理下一次革命的機會，走在國際最前列并引領粒子物理的未來發展，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。

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

責任編輯：王卓