物理用的对撞机里，对撞的可不是一般的东西，而是被加速到接近光速的
微小粒子。因此，这里说的对撞机就是加速带电粒子并在其中进行对撞的
加速器。对撞机是探索物质微观世界的有力工具。为了说明这个问题，还
是让我们从头谈起......详细
中国的对撞机
北京正负电子对撞机（BEPC）是一台工作在
粲能区的高性能对撞机。BEPC由四大部分构成：注入器与束流输运线、储存环，北京谱仪和同步辐射装置，总体布局见图9。
图9 BEPC总体布局
BEPC象一支硕大的羽毛球拍，由北向南而卧。球拍的“把”— 注入器是一台长202m的行波正负电子直线加速器。电子枪产生的电子束在盘荷波导加速管中，就象冲浪一样骑在微波场上不断得到加速。在电子束被加速到150MeV时，轰击一个约1cm厚的钨靶，由于级联簇效应产生正负电子对，将正电子聚焦、收集起来加速，就得到高能量的正电子束。正负电子束流通过输运线注入到球拍的“框”— 储存环中，积累、储存、加速、对撞。正负电子束流在储存环240m长的真空盒里做回旋运动，安放在真空盒周围的各种高精度电磁铁将束流偏转、聚焦、控制在环形真空盒的中心附近；高频腔不断把微波功率传递给束流使之补充能量并得到加速；上百个探头检测束流的强度、位置等性能；计算机通过各种接口设备，控制对撞机的上千台设备的工作。当正负电子束流被加速到所需要的能量时，对撞点两侧的一对静电分离器被关断，正负电子束流就开始对撞，安放在对撞点附近的北京谱仪（BES）开始工作，获取对撞产生的信息，北京同步辐射装置（BSRF）的光束线和实验站也可以开展各种实验。BEPC储存环每隔4-6小时重新注入正负电子束流，重复以上过程。
BEPC于1988年建成后在粲能区一直是性能在国际上领先的对撞机，在1.89GeV时的亮度为
，取得了诸如t
轻子质量精确测量、R值测量和新粒子X（1835）的发现等举世瞩目的物理成果。但从2004年开始，这一领先优势已让位于美国康奈尔大学的正负电子对撞机CESRc。为了争夺在粲能区的物理成果，CESR从2000年起就着手转入
粲能区的研究，提出了CESRc/CLEOc的计划，把束流能量从原来的5.6GeV降低到1.55-2.5GeV，在1.89GeV时的亮度已达到
，超过了BEPC。
面对CESRc/CLEOc的挑战，中国科学院调整了BEPC重大改造项目（BEPCII）的方案。科学家决定采用双环方案，即在BEPC隧道里安装两个储存环，正负电子在各自的环里运动，只在对撞区交叉对撞，其设计亮度比现有的BEPC高两个数量级，达到
，为CESRc的3-7倍。为了将束团的数目从BEPC的1对增加到BEPCII的约100对，就必须让正负电子在各自独立的储存环里运动，而在对撞点相撞；为了减小将对撞点处的包络，需要采用安放在探测器内部的超导聚焦磁铁，还要采用能提供高加速电压和高微波功率的超导高频腔。内环与外环在南北两个对撞点相互交叉，正负电子各走半个内环和半个外环，在南对撞点水平交叉对撞。图10是重大改造后的北京正负电子对撞机的双储存环的照片。
图10 重大改造后的北京正负电子对撞机的双储存环
BEPCII建成后，有望在相当长的时间里保持在粲能区的国际领先地位，做出一批原创性的物理成果。