叶铭汉：北京正负电子对撞机往事

中国工程院院士、中国科学院高能物理研究所原所长叶铭汉曾说，自己赶上了好日子，赶上了好领导，赶上了建造北京正负电子对撞机，真是十分幸运。

他担任高能所所长的1984至1988年，正是中国第一个大科学装置——北京正负电子对撞机建设的关键时期，而高能所正是对撞机的建设单位。在他看来，对撞机的建设可谓赶上了“天时、地利、人和”。

北京正负电子对撞机堪称20世纪80年代中美科技合作的典范。当时在中国科学院理论物理研究所工作的何祚庥、庆承瑞夫妇告诉《中国新闻周刊》，那时大家都戏称“中美高能物理合作联合委员会”的潘诺夫斯基为“潘司令”，称呼李政道为“李政委”。而叶铭汉之所以被推为高能所所长，主持对撞机建设，与他的资历、知人善任的组织能力以及他与李政道的同窗之谊等都有很大关系。

2024年4月2日是叶铭汉的虚岁百岁华诞，李政道从美国发来贺信：“八十年前我们同学西南联大，共同探索物理学的奥秘，追求报效祖国之路。今日，我们并肩健步，走向百岁。风雨岁月八十余年，同学真情至今，世上珍贵，人间罕见。”

8月4日凌晨，李政道在美国旧金山家中辞世，享年97岁。10月4日，叶铭汉在北京去世，享年99岁。

恰同学少年

抗战胜利后不久，报名加入青年远征军的叶铭汉返回西南联大土木工程学系复学，结识了刚从浙江大学转学到西南联大物理系的李政道。两人都是上海人，宿舍又相邻，很快成了朋友。叶铭汉的叔父叶企孙是西南联大理学院院长、著名物理学家，好友李政道、陆祖荫、楼格也都是物理系的，他逐渐对物理产生了浓厚兴趣。

西南联大汇聚了物理学各学科明星教授，叶企孙讲电磁学，吴大猷开量子力学，张文裕教原子核物理学，王竹溪教统计力学。师多生少，有时几位老师开同一门课，学生可自由选择，年轻人在一起也会点评老师的水平。

李政道的数理水平比其他同学高一大截，经常帮助其他人，有时会出一些题目考考同学。叶铭汉记得，有一道有趣的题目，李政道说是束星北考他的：一张纸卷成圆筒，手一松纸为什么会弹回来？其中的力学原理虽然简单，但如果仅仅死记硬背公式是答不出来的。

那时图书馆经常一座难求，很多学生都去学校周围的几个小茶馆，泡一杯茶或者买一杯白开水，就可以无限续水，坐上半天。叶铭汉和李政道、陆祖荫、楼格经常在一张八仙桌边围坐，看书，讨论，做习题。

1946年5月4日上午，西南联大召开大会，宣布结束办学，北返复校。此时，土木系一年级的叶铭汉选择了转清华大学物理系，物理系一年级的楼格已经办好转清华电机系手续，物理系二年级的李政道准备赴美留学，物理系四年级的陆祖荫即将毕业去北大任教。那天阳光明媚，四个青年意气风发地走在校园里，留下了一张恰同学少年的合影。

1949年，叶铭汉考入清华大学研究院，导师是钱三强。1950年5月，中国科学院近代物理所组建。在钱三强安排下，刚读完研究生一年级的叶铭汉调入该所。

不久后，核物理学家赵忠尧回国，在近代物理所创建静电加速器组。叶铭汉调入该组，作为赵忠尧的主要助手，在1951年至1958年期间参与研制了中国最早的两台静电粒子加速器700keV（V1）和2.5MeV（V2），做了中国第一批低能核物理实验。

“塞翁失马，焉知非福”

1956年，中国政府决定开展高能物理实验研究。承担此项工作的原子能研究所先后提出了多个方案，如1957年的2GeV电子同步加速器、1958年的12GeV电子同步加速器、1959年的420MeV中能强流回旋加速器、1965年的3.2GeV质子同步加速器？？？？数量之多，以至于原子能所被调侃为“方案所”。然而当时基础研究举步维艰，这些方案都成为泡影。

改革开放后，高能物理被国家列为影响全局的八个科学技术领域之一，建造一台高能加速器被明确列入国家自然科学发展规划。国家批准在北京十三陵建设“高能物理实验中心”，研制一台50GeV质子同步加速器，代号“八七工程”，高能所为建设单位。总投资经一再压缩，仍为5.4亿元之巨。

叶铭汉在高能所一室担任多丝正比室组组长。1978年底，他随高能所考察组到美国考察，参观了美国五大高能物理实验室。他在布鲁克海文国家实验室的实验大厅看到庞大的探测设备，感到十分震撼。

次年1月，中美建交，邓小平访美，与美国总统卡特签署了《中美科技合作协定》。随后，方毅代表国家科学技术委员会和美国能源部签署了中美《在高能物理领域进行合作的执行协议》。中美高能物理合作协议签订后，李政道与美国20多所大学和五大高能物理实验室联系，设立了访问学者项目，这些人被称为“李政道学者”。叶铭汉也是其中之一。

1979年底，叶铭汉来到普林斯顿大学做访问学者。普林斯顿大学有一个实验组，在美国布鲁克海文国家实验室的质子加速器AGS上工作。“八七工程”要建造的50GeV质子同步加速器的能区与AGS接近，因此叶铭汉选择参加了这个实验组的工作。

就在这时，在国民经济调整的背景下，1981年1月，耗资巨大的“八七工程”下马了。算起来，这已经是中国高能加速器的“七上七下”了。然而，这次的下马还牵涉到中美高能物理合作的大局。

合作协议签订后，在李政道的促成下，双方组织了“中美高能物理合作联合委员会”。中方由中国科学院及所属高能物理所参加，美方由美国能源部及其所属的五大高能物理国家实验室参加。这个联合委员会每年召开一次会议，中美轮流主办。会议分两个小组进行，一个小组讨论年度合作项目，另一个讨论专利和版权问题。没想到，第二次会议刚开过不久，“八七工程”就下马了。

1981年3月，中国科学院派朱洪元和谢家麟到美国，在费米国家实验室与美方举行了非正式会议，通报工程调整情况。在美访学的叶铭汉也参加了这次会议。

谢家麟在会上介绍，“八七工程”下马后，国家同意位于玉泉路的高能加速器预制工程在调整后继续进行。高能所首选的调整方案，是利用剩余的9000万元经费，建造5GeV（原为50GeV）质子同步加速器。斯坦福直线加速器中心（SLAC）主任潘诺夫斯基则建议中方，建设2×2.2GeV正负电子对撞机。

20世纪60—80年代，世界上共建有约14台质子加速器，当时大部分已关闭或转向，而转向建造新型加速器：正负电子对撞机。因为，两束高速粒子相撞的能量显然要比一束高速粒子打在静止靶上高得多，当然技术也复杂得多。一台电子对撞机只能占据一个有限的能区，当时国际高能物理的热点已转向90GeV左右的高能区，而在2—5GeV这个低能区留下了一些有特色的前沿性工作可做，这是一个难得的物理窗口，并且建造2×2.2GeV正负电子对撞机造价不是很高，大约折合人民币9000万元。

听了潘诺夫斯基等人的意见，叶铭汉有豁然开朗之感，完全赞同这种观点。这个建议得到多数与会者以及在美200余位中国访问学者的赞同。

这个意见带回国后，经过1981年5月的香山会议、9月的丰台会议的大讨论，达成了广泛共识。但不同意见也不少，比如对撞机亮度达不到设计指标怎么办？建成时窗口已关闭怎么办？直到方案正式上报后，仍然出现了大的反复。最后，邓小平拍板：“不要再犹豫了，这个益处是很大的。”在不同场合，他一连说了三个“不再犹豫”。

1983年，国务院正式批准北京正负电子对撞机项目，列为国家重点工程，代号“8312工程”，并成立由中央直接领导的跨部委工程领导小组。

叶铭汉后来感慨，“八七工程”被迫下马可谓“塞翁失马，焉知非福”。如果真的花费巨资建成50GeV质子加速器，将很难做前沿的物理研究，而且按国际经验，质子加速器每年的运行费用大约是建造投资的10%，其结果可能是中国高能物理实验研究走进死胡同。

“占有一席之地”

1984年，年事已高的张文裕不再担任中国科学院高能所所长。叶铭汉接任所长，谢家麟、张厚英和陈东为副所长。这年10月7日，由邓小平等奠基，北京正负电子对撞机工程破土动工。

当时中国科学院在所属研究所试行所长负责制，高能所是试点单位之一。叶铭汉曾感慨：“我不善于跟社会各方面打交道，幸亏有领导小组，我们才没有陷入困境。”

最初，他只有70%的信心按时完成计划，但所遇到的难题，领导小组成员都出面解决了。组长谷羽是中国科学院副秘书长兼计划局局长，她是胡乔木的夫人，住在中南海，有事可以直接找中央领导。由于国家计委副主任张寿的关系，经费一直重点保证，及时调拨。与外单位的协作主要由国家经委副主任林宗棠负责，当时经常断供的水泥也优先确保。北京市副市长张百发一度把当时全北京仅有的三台大吊车都调到了对撞机工地上。

对撞机工程的复杂性和艰巨性前所未有。那些技术尖端、精度要求极高的专用设备，中国大多未曾做过。李政道建议，聘请潘诺夫斯基为工程领导小组科学顾问，而且应该付报酬，以让美方承担责任。

潘诺夫斯基与美国政府研究后，与中方商定，每年来高能所两次，每次两周，但不以顾问名义，不受报酬，中方只提供旅费和在华生活费。潘诺夫斯基工作尽心尽力，很受欢迎，获得了“老潘”的雅号。

老潘曾问：“你们这样有效率，有什么秘诀？”张百发开玩笑说：“其实也没什么秘诀，就是我们三个人都听老太太（谷羽）的。”

时任“8312工程”领导小组办公室主任柳怀祖告诉《中国新闻周刊》，那时任务艰巨，又错综复杂，多亏有谷羽坐镇，叶铭汉才能把各方面力量协调起来。作为中国加速器建造的元老，叶铭汉为人正派坦诚，又低调不张扬。

后来，听说有人告谷羽，叶铭汉牵头上书中央领导。他亲笔写道，多年来高能所被外界认为“办不成事”，现在国内外科学家对高能所的看法总算有了变化，认为“开始走上了轨道”，“有希望了”。30年来我国高能加速器的建造计划经历了“七下八上”的曲折过程，现在工程建设的形势很好，这是来之不易的，但要按时完成又十分艰巨和紧迫。“这种情况下，我们全所平均年龄已达46岁的科技人员再也经不起折腾了，说得严重一些，我们这批人也只有这一次拼搏机会了，再也不能容忍这些人搞干扰了，我们恳求中央给予我们支持，加强谷羽和工程领导小组对工程和高能所的全面领导。”谢家麟、张厚英、方守贤、于鸿璇、潘惠宝、石寅生、章炎、王恒久等多人在信上签名。柳怀祖说，这件事让他看到了叶铭汉鲜少显露的刚毅正直的一面。

按照分工，谢家麟、方守贤主要负责对撞机，叶铭汉主要负责谱仪。对撞机的工作原理是让正电子与负电子分别加速，在对撞点对撞。探测器作为“相机快门”安装在对撞点附近，观测并记录正负电子对撞后在纳秒时间内发生的全过程。

北京谱仪重500多吨，主要由主漂移室、飞行时间计数器、μ子鉴别器、亮度监测器等子探测器组成，每个组组长都是叶铭汉亲自点将的。其中的飞行时间计数器，他请最早去丁肇中领导的德国汉堡同步加速器实验室（被称为“丁训班”）工作过的郑志鹏负责。郑志鹏没有马上答应，因为丁肇中实验室做的分辨率是400ps，北京谱仪要做200ps，要提高一倍，难度较大，但最后他还是决定抓住这个机遇。

郑志鹏告诉《中国新闻周刊》，叶铭汉一直谦称自己没什么管理能力，常说他当所长就是放手让大家干，自己没干什么，其实他建立的责任负责制和定期检查制度就很好地反映了他的管理能力。他和谢家麟、方守贤在对撞机建造过程中坚持执行CPM（关键路线追踪检查方法），对执行和推进工程进度作用明显。他在任期间，建成了中国第一个高能物理基地，对同步辐射应用、自由电子激光建设、宇宙线天体物理发展等其他学科也抓得很紧，显示了其眼光。