德国电子加速器：创设与研究协作

1959年12月18日，联邦德国核能与水利部长西格弗里德·巴尔克和汉堡市长马克斯·布劳尔在汉堡市政厅签署协议，正式设立德国电子同步加速器研究中心，简称DESY。它采用独立民法基金会的组织形式，要建设供粒子物理研究使用的大型加速器，探查物质的组成及粒子之间的作用。这个日期标志研究机构成立；设备开工和电子束投入运行各有自己的时间。

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筹划的核心人物是物理学家维利巴尔德·延奇克。他此前在美国伊利诺伊大学领导回旋加速器实验室，1955年接受汉堡大学的职位，翌年到任。汉堡方面承诺的735万德国马克研究经费，为建设新物理研究所提供了起点。延奇克在当地集结年轻物理学家和工程师，许多人尚没有建造大型加速器的经验。

1956年6月日内瓦的高能加速器会议期间，延奇克与沃尔夫冈·根特纳、沃尔夫冈·保罗、威廉·瓦尔歇尔等人讨论建设电子同步加速器，初步目标为6吉电子伏特，与欧洲核子研究中心的质子加速器形成互补。这一设施面向德国各大学。各州不愿承担初期建设费用，联邦政府与汉堡遂按85%和15%分担当时商定的建设经费；后来又追加拨款，并获得大众汽车基金会资助。独立机构史统计的总建设费用约为1.09亿德国马克。

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场址选在汉堡巴伦费尔德一片曾作操练场和机场的土地上。宽阔空地便于安排环形隧道、实验大厅、车间和办公室，深厚的砂层也有利于施工。早期工程于1958年开始，早于研究中心的正式成立。建设者向美国和欧洲核子研究中心同行学习，把磁铁、射频加速装置和测量控制系统组合成能够稳定运行的机器。

1964年2月25日午夜前，首批电子束在环中达到2.5吉电子伏特；第二天达到5吉电子伏特。研究人员随后利用电子束及其产生的高能光子开展实验。同年11月的开幕典礼又晚于首次出束。汉堡大学的第二实验物理研究所与DESY保持人员联系，教授、学生及中心工程技术人员共同参与研究，大学培养与大型设施运行因而衔接起来。

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一项具体合作是DESY与美国哥伦比亚大学联合进行的高能光子产生电子—正电子对实验，论文于1967年发表，作者包括阿斯伯里、贝克尔和丁肇中等人。此前其他实验报告过与量子电动力学预言不符的现象，联合团队希望用更精细的测量检验这一分歧。

实验让加速电子撞击钨材料产生高能光子，再以光子照射碳靶。产生的电子与正电子由两臂磁谱仪分别测量；计数器和快速电子学帮助排除大量其他粒子造成的背景。研究者改变角度和动量，取得十六组设置下的数据，并在每组设置中反转磁场极性、移开靶子测背景，以检查装置带来的系统偏差。

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论文的致谢列出了实验背后的分工：哥伦比亚大学的斯坦利·布罗德斯基计算辐射修正，DESY人员提供计算设施，加速器运行组维持机器工作；延奇克、彼得·施特黑林以及哥伦比亚大学的利昂·莱德曼、塞缪尔·德文斯支持两方合作。实验还得到美国原子能委员会部分经费支持，若干研究人员持大众汽车基金会奖学金。

测量经背景扣除和相关修正后，在所研究的范围内与量子电动力学相符。这一结果依赖理论计算、探测装置、计算资源和稳定束流的共同配合，也说明全国性设施怎样承接跨国团队提出的具体问题。

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粒子实验启动时，另一种用途也在形成。施特黑林向德国研究联合会申请经费，在加速器旁建设束流观察室和约三十米长的光束线，组织F41研究组。1964年已有同步辐射实验，1965年安装的真空紫外光谱仪又吸引伊利诺伊大学和慕尼黑大学的研究者参加。

电子沿弯曲轨道运动发出的辐射，因而成为研究物质的新工具。这个小组起初仍依赖以粒子物理为主的机器及其运行安排，却通过外部专项资助、大学联系和共用技术人员，在DESY内部形成了持续发展的另一条研究路线。

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