大国脊梁 | 他主持建设了中国第一台电子对撞机，现在中国将建全球最大对撞机

我们的世界由一些基本粒子组成。加速器、对撞机是现在科学家研究粒子最常用的工具——用高速的粒子撞击原子核或粒子，通过分析撞击的结果来研究物质的本源。2013年，诺贝尔物理学奖颁给了对“上帝粒子”希格斯玻色子做出预测的科学家，而他们所使用的主要工具就是欧洲核子中心的大型强子对撞机(LHC)。

《我是科学家》视频截图

随着研究的深入，科学家需要更高的对撞能量。2012年，我国科学家提出了建造大型环形正负电子对撞机（CEPC）。2018年11月14日，CEPC《概念设计报告》正式发布。今年3月，中国科学院院士、中科院高能物理所所长王贻芳表示，按照激进的计划，CEPC将于2022年开始建设，2030年完成。建成后，CEPC周长将达到100公里，它将成为全球最大、能量最高的对撞机。

提出类似计划的还有欧洲核子中心，计划在2050年完成超级对撞机，毫无疑问，我国高能粒子加速器正逐渐跻身世界前列。这些成就的取得，有一个人为起到了非常关键的作用，他是我国著名加速器物理学家、中国科学院院士，粒子加速器事业的开拓者和奠基人之一——谢家麟。

谢家麟

01

从小最爱无线电

1920年8月8日，谢家麟出生于哈尔滨。谢家麟的父亲是哈尔滨有名的律师，在诗词书法等方面颇有造诣，与李大钊是同学，还与收藏家张伯驹等在同一诗社参加活动。受父亲的影响，谢家麟对文学也颇为爱好。

长大后，谢家麟仍然保留着诗词、小说、音乐等众多爱好。他说：“人应该有广泛的兴趣，世界上有那么多美好的东西，你一点不知道是很遗憾的。”

当然，谢家麟最热衷还是无线电。上中学后，他的课余时间大部分都在摆弄无线电，从矿石机到单管机、双管机，从低频到高频，在提高收音机性能的过程中，谢家麟获得极大满足。1937年，卢沟桥事变后，他自制的收音机成为全家了解战事的唯一渠道。 

1939年，谢家麟（后排左一）与父母及诸妹合影

1938年，谢家麟以名列前茅的成绩被保送到燕京大学物理系。毕业后，谢家麟进入中央无线电器材厂研究室工作。虽然当时兵荒马乱，但谢家麟仍然痴迷的投入到工作中。结婚旅行时，他还随身带了半箱研制高温真空电炉用的滑石。

一心烧炼人笑痴，

满箱密件是顽石。

春风蜜月谁为伍，

火炭风箱度乱时。

——谢家麟

1947年8月，谢家麟登上前往美国的轮船。他在著名的加州理工学院学习，当时物理系就有两名诺奖得主。仅用了9个月，谢家麟就获得了硕士学位。由于对微波物理技术更感兴趣，他便想转学到斯坦福大学继续学习。

转学需要推荐信，谢家麟找到了加州理工学院校长、诺奖得主密立根教授。密立根在推荐信中称，谢家麟是他教过的仅次于袁家骝（两获美国科技大奖的世界著名物理学家）的优秀中国学生。

在斯坦福大学物理系，谢家麟崭露出过人的才华，曾连续两年综合考试，排名第一。

留学美国期间，谢家麟除了上课学习知识外，还用了相当多的时间训练动手能力。他考虑到，自己动手不仅能了解有关理论知识，还能弄明白如何实现它，特别是回国后，脱离了美国实验室环境，更需要有动手能力。

后来，谢家麟常常将自己的成功归结为乐于动手。

谢家麟1951年6月在斯坦福大学获得博士学位证书

02

回国受阻，在美完成世界第一台医用加速器

1951年9月，谢家麟学成归国。但船行至美国夏威夷，谢家麟等多名中国留学生被禁止离开美国，理由是美国政府禁止交战国学习科技专业的学生离境。

无法回国的谢家麟，在俄勒冈州立大学执教了一年后，回到斯坦福大学的微波与物理实验室，担任助教。

1950年，谢家麟（前排右一）在斯坦福大学微波与高能物理实验室1GeV电子直线加速器控制台前留影

半年后，他被实验室派到芝加哥麦卡瑞斯医学中心，负责研制世界上第一个使用高能电子束治癌的医用加速器。许多部件需要工程和实验室的配合才能完成，谢家麟找到了一家名为海伦科迪斯的化妆品工厂，工厂愿意提供一个机械工程师和四名技工来承担加工任务，人手不够，他又登报招聘了一名退伍的雷达兵来当助理。除了谢家麟，没人接触过加速器。

1955年，谢家麟（坐者）在美国芝加哥研制的加速器控制台前

经过两年多的日夜忙碌，在完全无例可循的情况下，谢家麟成功研制出了世界上第一台以高能电子束治疗肿瘤的加速器。该加速器直到80年代才退役。如今应用加速器产生高能粒子治疗癌症已经是普遍采用的技术。

1955年初，美国移民局要求谢家麟要么加入美国国籍、要么限期离境，他毫不犹豫选择了离境、回国！

谢家麟回国之初与分别8年的妻子和长子合影（1955年）

03

研制中国最第一台可向高能发展的电子直线加速器 

回国后，谢家麟来到了中科院原子能所工作。他带领不到十个人的小组，开始研制可向高能发展的电子直线加速器。小组里都是刚毕业的年轻人，但很多人也没听过加速器。

没有计算机，他就简化物理设计，减少计算量，通过手摇计算机完成了全部计算；团队人员缺乏基础知识，就分别补课；没有微波元器件，就建立微波实验室自己研制……

谢家麟把这些困难比喻为“想吃馒头，先种麦子”。

经过八年奋斗，1964年中国最早的一台可向高能发展的电子直线加速器建成出束，并提供束流用于国防工作，为“两弹”研制做出了重要贡献。

1972年，著名实验高能物理学家张文裕联名谢家麟等，建议建造高能加速器。1973年，中国科学院高能物理研究所成立，张文裕任所长。1977年，被称作“八七工程”的高能加速器任务获批，谢家麟任加速器总设计师。

到了1980年，因为经济调整，“八七工程”下马了。塞翁失马、焉知非福，直线加速器受阻，却间接促成了对撞机。

04

十年磨一剑，为中国的高能物理“加速”

高能所计划用剩下的加速器预制经费进行小规模建设。在一次中美非正式讨论会上，美国专家提出建造2.2GeV正负电子对撞机的建议，并得到了在场很多专家的支持。

谢家麟和同事反复分析后，觉得它规模适中，但可以开展国际前沿的物理工作，在经费收缩的条件下，还能让高能所进入世界先进科研行列。

这个建议得到了诺奖得主李政道的支持。对撞机与之前的直线加速器相比，能够更有效地产生高能反应，当它在上世纪50年代被证明可行后，各国物理学家都倾情于对撞机。

虽然大多数科学家都同意建对撞机，但建设对撞机的难度大、风险高。以至于有人说，以当时中国的薄弱基础要想建成，就好比站在铁路月台上，要想跳上一辆飞驰而来的特快列车。如果跳上了就飞驰向前，如果没有抓住，就会摔下来粉身碎骨。

谢家麟经常说：“我就是胆子大，什么都不怕！”

1981年5月“香山会议”上，对撞机的方案得到了大多数专家的肯定。7月，“对撞机筹备组”成立。1982年，已年过花甲的谢家麟成为北京高能物理实验基地工程项目经理。

1988年10月，北京正负电子对撞机实现对撞，这是中国科技发展史中的一个有重要国际影响的里程碑。《人民日报》评价称：“这是我国继原子弹、氢弹爆炸成功、人造卫星上天之后，在高科技领域又一重大突破性成就”。

十年磨一剑，

锋利不寻常。

虽非干莫比，

足以抑猖狂。

——谢家麟

1989年，北京正负电子对撞机工程获得“国家科学技术进步奖特等奖”，谢家麟作为这项工程的主要领导者和总设计师，在获奖人员中排名第一。BEPC不但在性能指标上超过了同能区的其他对撞机，除了快电子学部件、大型计算机和极个别部件外，其余部件均以国产部件为主。

北京正负电子对撞机建成后，中国高能物理学家获得了τ轻子质量精确测量、R值测量、发现粒子新共振态等一批高能物理的重要成果。在国际权威的粒子数据表上，如今已有500多项数据是来自北京正负电子对撞机。从此，中国在国际高能物理领域占据了粲物理实验研究的国际领先地位。

北京正负电子对撞机是我国第一台大科学装置，它不仅使我国在世界高能物理领域占据一席之地，也促进了我国在加速器、探测器、互联网和高性能计算，等高技术领域的发展。

“没有谢家麟，就没有今天的高能物理所，甚至没有中国现在的高能物理学科的发展。”现任中科院高能物理所所长王贻芳说。

05

没有终点的旅程

2008年，谢家麟出版了自传《没有终点的旅程》。就像书名一样，他的探索之旅，没有停止在北京电子对撞机上。

《没有终点的旅程》谢家麟著

1986年，北京正负电子对撞机工程接近收尾，谢家麟已66岁，他主动向中科院领导提出辞去工程经理一职，由年轻人接任。而他逐渐地将注意力转移到了“自由电子激光”上。

谢家麟意识到，如果我国能开展此项研究，即能跟踪世界战略性高科技发展态势，掌握最新关键技术。尽管困难重重，谢家麟没有犹豫，仍积极提出建议。这一建议，最终由国家“863”计划支持，谢家麟领衔组织开展北京自由电子激光装置的研制。

经过近8年努力，1993年5月，北京自由电子激光装置于实现了受激辐射，第一次输出了激光。同年，实现了饱和振荡，中国率先在亚洲建成了自由电子激光装置。

1993年，谢家麟院士（中）在亚洲第一个出光的北京自由电子激光鉴定会上与王大珩（左）、王淦昌（右）合影

2012年，谢家麟获得国家最高科学技术奖。

“我就是个普通人，不聪明，也不能干，我能得奖，证明即使资质一般的人，只要努力，就能成功。”这既是获奖感言，也是谢家麟对年轻人能够更加努力。

2016年2月，谢家麟停下了旅行的脚步，而以北京正负电子对撞机的建设为起点，中国的高能物理研究已经加速。站在BEPC的肩膀上，新一代CEPC正在路上。

谢家麟

（1920.8-2016.2）

国际著名加速器物理及技术专家

中国科学院院士

2011年度国家最高科学技术奖获得者