探究物质本源，追赶世界科学最前沿

粒子物理研究是人类认识世界最伟大的活动之一。在上世纪初量子物理和原子核物理取得巨大成功的基础上，比原子核更深层次的各种新粒子不断被发现。上世纪50年代初，研究“基本粒子”的粒子物理学正式从原子核物理中独立出来，成为基础科学研究中一颗极为耀眼的明星。70多年来，粒子物理研究获得了许多重大科学成果，构成物质世界的最基本单元¾轻子和夸克全部被发现，描述基本粒子之间相互作用的弱电统一理论和量子色动力学被正确地建立起来，实验也完整全面地验证了理论预言，人类历史上最成功的科学理论之一¾粒子物理标准模型得以确立。粒子物理研究在70多年中产生了20多个诺贝尔奖，也产生和推动发展了许多重大技术，取得了巨大的经济和社会效益，如，同步辐射、自由电子激光和散裂中子源等通用型大科学装置的广泛应用、万维网（WWW）的发明及在此基础上发展起来的规模巨大的互联网经济和移动经济，各种与加速器、探测器相关的辐照、医疗、安检、无损探伤等高技术应用。

中国的原子核物理和粒子物理研究起源于早年由欧美留学回国的前辈们建立的教育基础和一些零星的研究队伍。上世纪50年代开展的宇宙线研究和参与建设的杜布纳联合核子研究所（JINR）是中国原子核物理、粒子物理和粒子天体物理研究的开端。然而，受当年的政治、经济、科学、技术以及杜布纳联合核子研究所的条件限制，中国的粒子物理研究独立得较晚，发展也很缓慢。但与“两弹一星”相关的活动大规模地培养了人才，掌握了基本的研究方法和手段，奠定了后期真正起步的基础。十分可惜，上世纪60至70年代正是“粒子物理标准模型”的黄金时代，我们错过了，未能在粒子物理的发展历程上留下印迹。实验上我们没有能力和条件并发现任何重要的基本粒子，理论上我们没有跟上夸克模型、弱电统一理论、量子色动力学等关键阶段，虽然有一些重要成果，如“层子模型”“规范场理论研究”等，但均未进入国际主流。

上世纪80年代初北京正负电子对撞机开建，中国的粒子物理研究开始真正起步，并取得了良好成绩，奠定了新世纪我国粒子物理研究的基础，也奠定了我国同步辐射、散裂中子源、自由电子激光等应用装置建设的基础。经过30多年的努力，我们终于看到成功的曙光，逐渐走到世界粒子物理舞台的中央。北京正负电子对撞机使我们在国际陶-粲物理研究领域占有一席之地，大亚湾实验为我国开辟了中微子物理研究的方向，四川稻城的高海拔宇宙线观测站使我们站在了国际宇宙线和伽马天文研究的领先位置，空间X射线和宇宙线研究也有望实现国际领先。大型环形正负电子对撞机的方案设计与关键技术预研更是让我们站到了国际高能物理最前沿，直接竞争未来高能物理发展的主导权。同时，我国的同步辐射、自由电子激光和散裂中子源等大科学装置也逐步达到了国际先进水平。

过去70年的努力，筚路蓝缕，成绩斐然，也让人感慨万千。如果条件具备，其实我们可以做得很好。丁兆君先生的《中国粒子物理学简史》为我们详细回顾了上个世纪中国粒子物理发展的历史，展示了前辈们的艰辛努力与成就。不胜唏嘘之际，也给我们提供了很好的经验和教训总结，为我们做好当下、规划未来提供重要的参考。

进入新世纪，一方面我们的环境、条件、能力和人才队伍与过去相比不可同日而语，建设世界科技强国的要求也为我们提供了强大动力。另一方面，粒子物理研究结束了过去60年以标准模型为指引的模式，开始转为需要实验指引的新模式。这也是过去几百年观测、实验、理论互相转换领导地位、各领风骚数十年的再一次呈现。如何能够不辜负时代的期望和要求，抓住粒子物理下一次革命的机会，走在国际最前列并引领粒子物理的未来发展，是我们每个高能人要回答的问题，也是历史赋予我们这代人的职责。

（作者为中国科学院院士、中国科学院高能物理研究所所长。本文是作者为中国科学技术大学科技史与科技考古系副教授丁兆君著《中国粒子物理学简史》一书所作的序，该书2024年3月由中国科学技术大学出版社出版）

责任编辑：王卓