正負電子對撞機是一個使正負電子產生對撞的設備，它將各種粒子（如質子、電子等）加速到極高的能量，然后使粒子轟擊一固定靶。通過研究高能粒子與靶中粒子碰撞時產生的各種反應研究其反應的性質，發現新粒子、新現象。正負電子對撞同樣也是一種正負粒子碰撞的機制，正電子與負電子在自然界已有產出，人們研究微電子粒子的結構特性，是當今高能粒子物理量子力學的最前沿的科學。那自然界有正負電子對撞機的機制嗎？這一機制自然界會天然存在嗎？新發現，新探索，在隕落的隕石中就存在著自然界的正負電子對撞機制，這一現象也只能用高能物理的量子力學與四維空間維度解釋。
中文名正負電子對撞機
屬于使正負電子產生對撞的設備
作用將各種粒子加速到極高的能量
世界數量有10多臺
設備原理用經加速器加速的高能粒子轟擊靜止的靶，就像在一起交通事故中的一輛汽車撞到一輛停在路邊的汽車上，撞車的能量很大一部分要消耗到使停在路邊的汽車向前沖上，碰撞的威力就不夠大。如果使兩輛相向開行的高速汽車對頭相撞，碰撞的威力就大許多倍。基于這種想法，科學家們在70年代初研制成功了對撞機。世界上已建成或正在興建的對撞機有10多臺。科學發現自然，自然驗證科學。發現自然界自我組裝生成的電子正負電子對撞機制的存在。
基本組成北京正負電子對撞機位于天安門廣場向西約15公里，形似一只羽毛球拍，它由北向南臥在地下，由一臺長202米的直線加速器、一組共200米長的束流輸運線、一臺周長240米的儲存環加速器、一座高6米重700噸的大型探測器“北京譜儀”和14個同步輻射實驗站等組成。[1]
歷史淵源正負電子對撞機1988年10月竣工的北京正負電子對撞機，是國際科技合作的結晶。我國科學家以務實、創新的精神，積極與世界各大高能物理實驗室合作，并引進了大功率速調管、快電子學等國際先進技術，使其成為該工作能區國際領先的對撞機。
1989年12月8日，北京正負電子對撞機同步輻射裝置通過國家鑒定。由29位專家組成的鑒定委員會認為，北京正負電子對撞機同步輻射裝置開始投入運行，為自然科學研究、技術科學發展和工業應用提供了良好的條件，必將對促進各學科的相互滲透和對諸多領域學科的發展帶來巨大的推動。
北京正負電子對撞機的儲存環有高能物理實驗與同步輻射兼用模式和同步輻射專用模式。在儲存環外圍有兩個同步輻射實驗室。第一期計劃建成了三個前端區和三條光束線，在光束線上，專家們利用聚焦X光和真空紫外光做了激光晶體材料的X光激發發光實驗，觀測到一些國內外尚未得到過的、有價值的新現象。還利用同步輻射光源提供的高亮度X光，幾十秒鐘即可完成對單根頭發絲進行的X光激發熒光譜分析，達到了國外實驗室所能達到的最高水平。
這項裝置的運行使用，將提供從真空紫外光到硬X光的很大光譜范圍的同步輻射光，供生物物理、生物化學、光化學、固體物理、原子和分子物理、表面物理、材料科學、計量標準及醫學研究等方面的應用。
1989年對撞機投入高能物理實驗，建立了以中國科學家為主導的北京譜儀合作組，美國十多所大學和研究所的科學家參加合作研究，在τ-粲物理領域做出了國際一流的成果，例如中美科學家1991年在北京譜儀上合作完成的τ輕子質量的精確測定，被李政道教授譽為當年“高能物理界最重要的發現”。
對撞機又作為同步輻射裝置，在凝聚態物理、材料科學、地球科學、化學化工、環境科學、生物醫學、微電子技術、微機械技術和考古等應用研究領域取得了一大批驕人的成果。利用同步輻射光對高溫超導材料進行的深入研究；對世界上最大尺寸的碳60晶體以及在0.1-0.3微米X射線光刻技術的研究均取得重要突破；在微機械技術方面，制成了直徑僅4毫米超微電機，這種電機將能在醫療、生物和科研等方面有獨特的用途。
研究未有窮期。為探索物質奧秘并造福人類，我國科學家將在不斷認識微觀世界的跋涉中繼續奮進。
典故成就典故大科學裝置的存在和應用水平，是一個國家科學技術發展的具象。它如同一塊巨大的磁鐵，能夠集聚智慧，構成一個多學科陣地。作為典型的大科學裝置，北京正負電子對撞機的重大改造工程就是要再添磁力。
成就2007年3月26日上午，陳和生院士站在歡騰的人群中，把手中紙杯高高舉起：“為了重大改造工程新的里程碑，干杯！”陳和生所說的新里程碑，就是剛剛取得的正負電子對撞成功。
升級艱難正負電子對撞機身兼北京正負電子對撞機重大改造工程經理，中科院高能所所長陳和生如此激動的理由很充分，“這次正負電子束流對撞成功，是新雙環對撞機的第一次電子對撞，意味著改造工程雙環對撞方案的成功，同時也顯示出重大改造工程更有信心地進入最后一個階段。”
奧運年將是北京正負電子對撞機重大改造工程的完工年。這項從2003年開始，耗資6.4億元、為期5年的大科學裝置改造工程分三個階段完成。2007年11月，儲存環單環改雙環這一最關鍵和最困難的環節已經度過，順利完成對撞機重大改造工程的第二階段任務，剩下就是安裝對撞機上的大型粒子探測器北京譜儀的任務。
改造工程采用的是世界先進的雙環交叉對撞方案，原先電子只有一條“光速跑道”，改造后正負電子各占一條“跑道”進行大角度水平對撞，對撞機性能將提高100倍。不過，改造難度也是超乎想象，十幾噸的設備不能使用大吊車安放，數萬根電纜一根都不能接錯，這些僅僅是改造工程千頭萬緒的幾縷。
“比如隧道原來是給單環設計，空間狹小，現在安裝雙環就擁擠到了極點。國外成功的雙環對撞機是在80米距離內實現電子對撞再分開，我們必須在28米內實現。”陳和生說，改造中許多技術和設備國內從未有過，而高能物理對撞機的加工精度比航天、航空領域還要高。
北京正負電子對撞機在我國大科學裝置工程中赫赫有名，為示范之作。1988年10月16日凌晨實現第一次對撞時，曾被形容為“我國繼原子彈、氫彈爆炸成功、人造衛星上天之后，在高科技領域又一重大突破性成就”。北京正負對撞機重大改造工程的實施，將讓這一大科學裝置“升級換代”，繼續立在國際高能物理的前端。
先進行列“核子重如牛，對撞生新態”。李政道曾為國畫大師李可染講述人類可以通過重離子對撞探索宇宙奧秘。李可染為科學奇觀深深感染，欣然落筆繪就了一幅體現對撞內蘊的二牛抵角相峙圖。作為探究微觀世界中的最小構成單元及其相互作用規律的工具，正負電子對撞機超前的作用和意義遠遠超出當時人的想象。
同時，作為典型的大科學裝置工程，對撞機建設規模巨大，大量采用世界上最先進的高技術，具有投資高、投入人力資源量大和建造周期長等特點。1984年10月，北京正負電子對撞機動工興建，在當時的國民經濟發展形勢下，國家向對撞機投入了2.4億元。
當年在北京西郊玉泉路，鄧小平興致勃勃地為北京正負電子對撞機動工揮鍬送出第一塊奠基土。針對當時對撞機建設是否“超前”的爭議，他對周圍人說：“我相信，這件事不會錯。”
談到北京電子正負對撞機，中科院院長路甬祥說，“我們很難設想用別人的儀器，觀測到人家沒有觀測到的現象。”
“北京正負電子對撞機建成，奠定了中國在國際高能物理界的地位。”陳和生1984年到高能所工作，到2003年接受對撞機重大改造工程經理一職時，已在高能所工作近十年。
北京正負電子對撞機重大改造工程完工后，將成為世界上最先進的雙環對撞機之一。
科技創新走進高能所大樓，經常能碰到來為對撞機做實驗的外國科學家。陳和生有時候會給他們解釋一樓大廳兩邊墻上的兩排字。一排是周恩來總理1972年9月給18位科技工作者來信的重要批示：建立我國自己的高能物理試驗基地“這件事不能再延遲了”，另一排就是鄧小平在對撞機第一次成功對撞后所說的“中國必須在世界高科技領域占有一席之地”。
對撞機的建成大大促進了我國高能物理的國際合作。中國通往互聯網的最早出口就在高能所，并且最早使用網頁來交流信息，那時候，大部分電腦還停留在孤島和字符時代。
國際合作是世界各國發展粒子物理實驗研究的基本方式，但直到北京正負電子對撞機建成并投入運行之后，中國才終于有條件作為東道國組織多國科學家參與的、大規模的物理實驗，進行中方為主的國際合作。
正負電子對撞機“這樣的好處在于，我們隨時可以掌握國際高能物理的最新動態，精準地判斷研究方向，及時啟動國際高能物理學界最關心和最急需解決的研究課題。”陳和生說。
北京正負電子對撞機為自己也為科學撞出了一番新天地。“τ輕子質量的精確測量”被國際上評價為當年最重要的高能物理實驗成果之一；“2—5GeV能區的R值測量”結果，促使2002年國際粒子數據手冊將多年不變的R值圖做了重大改動，從2000年起至今，所有的高能物理會議都引用這一測量結果；2003年，李政道先生專門寫信到高能所祝賀一個新短壽命粒子的發現：“這是一個十分重要的成果，也是物理學上很有意義的工作。”
“任何一個大科學裝置，都會自然而然成為一個小型科學研究中心。”陳和生說，高能所的定位就是以大科學裝置為依托的多學科綜合性研究機構。
和高能物理研究打了一輩子交道的方守賢院士認為，高能加速器是最前沿的科學技術，必然向經濟技術領域轉移，并產生巨大效益。北京正負電子對撞機的建成運行，在國內發揮了示范作用，也使我國電子學、微波和高頻、超高真空等方面有了較大突破和提高，有力地推動了我國機械、電子工業技術的發展。
“這里會是科技創新的沃土。”陳和生說，北京正負電子對撞機重大改造工程建設大量采用國際上先進的高精尖技術，對于我國相關高科技技術和產業來說，又將是一次重要的發展機遇。
2016年度國家科學技術獎勵大會召開，中國科學院高能物理研究所牽頭完成的“北京正負電子對撞機重大改造工程”獲科學技術進步一等獎。
作為北京正負電子對撞機重要組成部分，北京譜儀III(BESIII)將在質心系能量4.6GeV(1GeV=10的9次方電子伏特)以上采集數據，研究奇特強子態和粲重子衰變性質。BESIII自2019年12月20日開始本輪高能物理實驗數據采集，現已取得4.6GeV能區世界上最大的數據樣本，并于2020年1月中旬和2月上旬分別完成高能量點的數據采集任務，目前已調整到4.66GeV能量點繼續運行。[2]
重大成果它曾為非典研究作過貢獻。北京正負電子對撞機的同步輻射系統曾于2002年建成我國第一個專用于生物大分子結構分析的同步輻射光束線和實驗站，這套裝置已成為我國結構基因組研究的一個重要平臺。在生物大分子光束線站上，首次獲得了SARS病毒蛋白酶大分子結構。
另外，目前材料界最時髦的納米結構研究也多在對撞機的同步輻射站上進行。
自然界自存在的正負電子對撞機制，自然驗證科學，科學發現自然。
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