方守贤

        方守贤,高能加速器物理学家,1932年10月27日出生于上海市。1955年上海复旦大学物理系毕业。1957~1960年先后在苏联列别捷夫研究所实习,并在联合核子研究所从事加速器设计及研究工作。1961年回国后在原子能研究所工作。1986年任北京正负电子对撞机经理、高能物理研究所副所长。1988~1992年,任中国科学院高能物理研究所所长。现任北京正负电子对撞机国家实验室主任,中国核学会理事、粒子加速器学会理事长及“particle accelerators”杂志编委。曾任国际未来加速器委员会委员、韩国浦项同步辐射光源国际科学咨询委员会成员、日本理化所8GeV同步辐射光源国际科学咨询委员会成员。1991年11月当选为中国科学院数学物理学部院士。1996年6月当选为数学物理学部主任。
        1960~1964年,方守贤对当时国际上新型的等时性回旋加速器进行了设计及研究,首先发现了这类加速器中存在着一种由于自由振荡而引起的对等时性的破坏,指出由于没有考虑到这一效应而导致的严重错误。他还带领有关同志,对等时性回旋加速器做了较系统的理论研究。研究水平在当时处于国际领先地位。
        1964~1965年,由于苏联专家的撤退,给当时苏联援助的同位素分离器的安装及调试带来了一定的困难,方守贤带领有关同志对同位素分离器的设计理论进行了系统的研究,该工作不但对分离器的安装、调整起指导作用,而且指出了当时设计中的不足之处,为后来的改进打下基础。
        1982~1983年,方守贤在西欧联合核子研究中心(CERN)工作时,参加了新型强流反质子积累环方面的设计工作,负责聚焦结构设计。鉴于他对环形加速器的消色散区的机制深刻而全面的了解,发展了一套特别适合于小中型环形加速器的消色散方法。利用这种方法在极为苛刻条件下,找到了一种性能优越的聚焦结构,为当时平行的几种方案中最佳的一种,因而被正式采纳。此积累环运行了一年后,性能不但达到,而且优于设计指标,证明了理论设计的成功。1989年6月9日,CERN为此特地发电表示感谢。
        正当方守贤在反质子积累环的设计方面取得重大进展时,国内开始考虑建造北京正负电子对撞机(BEPC),他坚决响应国内的号召,放弃了CERN的延聘,毅然归国,投身于自己祖国的科学事业中。回国后,他首先带领加速器理论组的同志对原有的BEPC储存环的理论设计进行改进。打破了当时在大型对撞机储存环设计中采用的传统方法(即把消色散区与弧区严格分段设计后再加以匹配的方法)。他利用在CERN工作期间发展起来的消色散方法,大胆地将消色散区与弧区紧密结合成一“基体”,统一求解。最后不但找到了比原有设计周长更短(从而节约了投资)的方法,而且扩大了原设计的动力学孔径,使其性能更为优越。这就为BEPC后来赶超世界先进水平提供了可能性。
        在1983~1986年期间,方守贤还被任命为。BEPC工程副经理,协助谢家麟先生领导工程的研制及建造。在重大部件质量的监督及各种关系协调方面以及整个工程进度的推动方面均做了一定的工作。1986年5月方守贤被提升为BEPC工程总经理,在党中央的关怀、国务院各部委的支持、科学院的领导下,共同奋战、顽强拼搏,终于使BEPC在1988年10月16日按时实现了对撞,后又经过一年左右的调试及改进,BEPC的整机性能在国际同类型同能量区域加速器中占领先地位。它的主要指标——亮度比当时美国斯坦福直线加速器中心(SLAC)的名为SPEAR的正负电子对撞机的亮度高出四倍。这也充分证明了他提出的理论设计是完全正确的。
        在BEPC工程设计、研制、调束以及改进阶段,方守贤在技术上提了不少建议,其中最有价值的是斜四极子对谱仪螺旋磁场扰动的补偿。在调束初期,由于谱仪螺旋磁场对电子运动的扰动,使加速器的亮度下降了一倍。而原设计中按照国际上大型对撞机通常所采用的方法安装的一对斜四极子又无法对此进行补偿。方守贤经过了仔细的理论研究,再次打破常规的设计框框,根据小型对撞机特有困难(即在对撞区段没有足够的空间安排相位合适的斜四极子这一难点),指出只要在BEPC注入区安置另一对斜四极子,只要满足一定的相位关系,即可达到补偿的目的。实践证明这一想法是完全正确的,使亮度从1×1030cm-2s-1增加到2.4×1030cm-2s-1,从而使BEPC的亮度很快地超过了国际水平。这一方法对今后小型对撞机的补偿是十分有参考价值的。另外在对上述思想进行详细计算时,发现了当时CERN提供的计算程序MAD7版本在这一问题上的错误,并通知了对方,很快得到CERN有关科学家的认可,并将此程序发展到MAD8版本。
        BEPC建成后,在国际上技术合作激烈竞争的情况下,方守贤又抓紧时机,在我国尚未与韩国正式建交前,就打开了与韩国同步辐射实验室合作之门。利用BEPC建造时掌握的技术,帮助他们制造直线加速器的盘荷波导加速管等部件,实现了有史以来我国第一次在科研方面高技术的批量出口,创汇700多万美元。后来得到韩国科技官员们的高度赞扬。
        1994年8月~1995年8月,方守贤担任日本KEK高能物理研究所的客座教授。他针对正负电子对撞机中所发生的微波不稳定性作了研究。这种不稳定性会导致储存环中束团长度的增加,从而使对撞机的性能指标——亮度下降。方守贤首先发现,如果把目前的对撞机的动量压缩因子由通常的正值设计成负值,那么,这种束团长度的增长效应将会变弱,这将对提高正负电子对撞机的亮度有意义,理论计算结果表明这一观点是正确的。不久,为意大利的一台对撞机上实验所证实。目前这一工作尚在继续中。

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