一、中高能物理學

40年代初，北京大學馬仕俊在英國劍橋大學從事介子理論的研究，他對介子理論中氘核的光磁蛻變及其磁矩、原子核的靜電偶極矩、質子與中子的內受激態、以矩陣法預測介子的散射、在輻射阻尼影響下帶電介子的散射及其相對論公式、散射問題積分方程的近似解等等，都有過獨到的研究。

1941年，王淦昌發表了“關於探測中微子的建議”，提出通過測量輕原子核（如7Be）俘獲K殼層電子釋放中微子時所產生的反衝來探測中微子的設想。同年，美國物理學家阿倫(J.S.Allen)就據此進行了 的K俘獲實驗，證實了他的預言。這是當時關於中微子存在的最有力的證據，被公認為是1942年世界物理學的重要成就之一。

1941～1943年，清華大學彭桓武在愛爾蘭都柏林高等學術研究院與W.H.Heitler合作進行介子理論方面的研究工作，先後發表過有關介子散射、質子-質子碰撞產生介子、光子-核子碰撞產生介子、以及宇宙線介子理論等多篇論文。以後他還以個人名義發表了有關“介子的級聯產生”和場論的研究論文。

1943年，燕京大學張文裕在法國科學家羅森布拉姆(S.Rosenblam)想法的基礎上，研製並發明了多絲火花計數器，並提出粒子探測的“精確定位”概念，從而成為現代大型多絲計數器和絲室的先驅。

1947年，清華大學朱洪元在英國曼徹斯特大學對高能電子在磁場中運動時放出的電磁輻射的性質從理論上進行了研究，得到了這種電磁輻射的頻譜、角分布和極化狀態的表達式，其成果於1948年在美國發表。這種輻射由於1947年首先在美國同步加速器上觀察到，故稱為同步輻射，後來得到了廣泛的應用。

1950～1960年間，周光召在蘇聯杜布納聯合所工作期間，對蓋爾曼（Gell－Mann）等人提出的部分贗矢量流守恆定律（PACA）進行了比較嚴密的理論證明，直接地促進了流代數理論的建立；他還首先引入螺旋散射振幅的概念和相應的數學表述，並對光子和質子及氚核散射的色散關係進行了詳盡的研究；此外還提出時間、空間、電荷共軛聯合變化守恆下的正粒子和反粒子的總壽命相等，但在時間反演破壞時分枝比可以不相等的嚴格證明；同時研究了弱磁效應μ－吸收等。

在這期間，.朱洪元、何祚庥、冼鼎昌等研究了當時流行的角動量分波展開法，從色散關係中推導出散射振幅的動力學方程(Chew-Mandelstam方程)，指出其中隱含有發散困難，從而否定了1959年在國際高能物理會議上討論的關於這個問題的研究方案，並提出利用雙重色散關係推導低能強子散射的近似積分方程的另一種方法。

在這期間，冼鼎昌提出了終態粒子分布的相對論協變的相空間計算方法。

在這期間，朱洪元、何祚庥、冼鼎昌和數學所戴元本等從普適Ｖ-Ａ弱相互作用理論出發，研究了奇異粒子衰變的壽命和分枝比，並利用費爾茲變換研究了 子為質子俘獲和輻射俘獲過程。

1954年，北京大學胡寧在基本粒子理論研究方面發表的“高能核子碰撞引起的介子多重產生”一文中，提出了一種簡化的模型以及與之相配合的場論方法，能較好地描述噴注等現象的一些主要性質。

1959年底，中科院原子能所王淦昌領導的一個小組在蘇聯杜布納聯合所利用10GeV的質子同步穩相加速器和他們自己製造的容積為24L的丙烷氣泡室，從4萬張照片中發現了反西格馬負超子（ 。超子的反粒子的重大發現，進一步證實了任何粒子都存在反粒子的理論預言。

1961～1964年間，中科院原子能所張文裕在蘇聯杜布納聯合所工作期間，領導研究中子照射丙烷氣泡室產生的粒子及其衰變性質，特別在Λ°超子與核子散射方向作出了貢獻。

1961～1966年間，中科院數學所戴元本對雷其(Regge)理論的基礎進行了研究，指出雷其理論的漸近行為只有在一定的條件下才能得到證明。

1962～1964年間，中科院原子能所朱洪元從事包括光子、電子和原子核在內的高溫高密度系統的輸運過程、反應過程和流體力學過程的研究工作。

1965年夏～1966年春，中科院原子能所、數學所、中國科技大學近代物理系和北京大學物理系等單位的朱洪元、胡寧、何祚庥、戴元本等共39人系統地研究了強子結構的“層子模型”，並於1966年夏在北京召開的國際物理討論會上以北京基本粒子物理組的名義提出了“強子結構模型理論”。這一批研究工作與國際上的“夸克模型”同時開闢了粒子物理理論中強子結構的研究領域。層子模型的提出，對中國粒子物理理論的發展起到很好的促進和推動作用

1972～1975年間，中科院數學所戴元本等人對層子模型的強相互作用過程進行了一系列研究；中科院原子能所冼鼎昌發展了用解析延拓和選擇特殊坐標的方法，解決從歐氏空間延拓到閔氏空間的問題，從而利用貝特-沙披特(Bethe-Salpeter)方程研究介子的波函數及其電磁形狀因子；中科院原子能所何祚庥、張肇西和謝怡成應用層子模型研究了深度非彈性散射。

1978年1月3日，中科院高能所第一批派出唐孝威等8人去西德DESY MARK－J（馬克-傑）組與丁肇中教授合作工作，以後又派出多批合作人員。1979年8月，（馬克-傑）合作組在國際輕子光子會議上宣布，他們發現了傳遞強相互作用的粒子——膠子，轟動了國際高能物理學界。他們還觀測到e＋e－→μ＋μ－反應的μ子電荷不對稱性，在實驗上首次證實了存在電弱干涉效應。

1978～1988年,中科院理論物理所張肇西、黃朝商等進行了微擾QCD應用的研究。主要是應用微擾QCD研究以下幾個方面：強子碰撞直接產生重夸克偶素；計算噴注行為從而理解強子化的粒子多重數，檢驗微擾QCD等；以微擾QCD為基礎，理解原子核內效應對核子結構函數的影響，即探討EMC效應的一系列工作；應用重整化群和算子乘積展開方法，基於mt＞mw事實計算微擾QCD對非輕子衰變有效拉氏量的修正；應用重整化群和算子乘積展開方法研究π介子和Ａ介子的光錐波函數，並應用於計算形狀因子、Ｊ／ψ→γｎ′和1- - 介子衰變到光子加1＋＋介子等遍舉過程；計算高扭曲算子的反常量綱矩陣，並使之對角化，計算了高扭曲算子對π介子形狀因子的貢獻等。

1981年，國民經濟調整，決定“八七工程”緩建，但已經開始建造的質子直線加速器仍繼續進行。經過兩年的調研、討論，綜合各方面的意見，最後決定建造一台2.2GeV正負電子對撞機（每束電子或正電子的能量為2.2GeV）。這個方案的計劃任務書於1983年4月26日得到批准，1983年12月列為國家重點建設工程項目，定名為“北京正負電子對撞機工程”。於1984年10月7日破土動工。在謝家麟、葉銘漢、方守賢等領導下，經過四年艱苦奮戰，全國一百多個科研、工業單位共同努力，於1988年10月實現對撞；大型探測器——北京譜儀於1989年4月在第一對撞點就位，5月投入運行。1988年底，對撞機亮度達2×1030cm－2•ｓ－1。1989年3月，北京正負電子對撞機和北京譜儀通過國家鑑定。該項目獲1990年國家科技進步特等獎

1982年12月，在中科院高能所周清一、潘惠寶、王書鴻等的領導下，為原“八七工程”進行預研的10MeV質子直線加速器進行整機聯調，一次出束成功。1983年12月通過國家驗收。

1983年4月，經國務院批准，為充分發揮高頻機的能力，將10MeV質子直線加速器的能量擴展至35MeV，用以開展短壽命同位素、標記化合物的製備以及快中子治癌的研究。1986年12月，新加速器進行安裝調試，束流達到設計要求。1987年開始進行201Tl、68Ge－68Ge發生器、11C和67Ga四種同位素的試製。1989年5月，“35MeV質子直線加速器及其應用裝置”通過技術鑑定和工程驗收。

1986年10月17日，以A.Zichichi教授為首的世界實驗室在北京成立中國高等科學技術中心，為中國引進重要科學技術前沿領域，並促進基礎研究。中心成立後，每年舉辦1～2次學術會議，邀請國際上在該領域前沿有成就的科學家來作講演，介紹他們的研究成果。

1987年6月4日至16日，由世界實驗室、中國高等科學技術中心和高能物理所在北京聯合主辦“粲物理討論會”，來自國內外20多個單位的100多位物理學家參加了會議。會議目的是為正在建造中的北京正負電子對撞機工程和北京譜儀將來的物理工作做準備，會議認真討論了這一領域的前沿發展方向和將來在北京譜儀上可能進行的工作。

自1987年起，中科院高能所葉銘漢、祝玉燦等在理論物理研究所何祚庥的建議下，由國家自然科學基金資助，進行48Ca雙β衰變的實驗研究，在北京門頭溝礦區512米深處建成中國第一個地下低本底實驗室，取得不含中微子的48Ca雙β衰變周期下限＞0．95×1022年，比前人的實驗結果提高了一步。

1987年6月23～27日，由中科院高能所負責主辦國際中能物理會議，有來自16個國家和地區的160多位物理學家和粒子物理學家參加了會議，充分顯示了中能物理領域研究工作的活躍程度和重要性。

二、宇宙線物理

1935年，清華大學霍秉權在國內首先製成了威爾遜雲室，並發表了論文“鐳E的β射線譜”。

30年代後期，北京大學郭貽誠曾在美國加州理工學院從事宇宙粒子云室研究，拍攝31000張以上的粒子徑跡照片，測定了宇宙線中高達100MeV的電子能量損耗，並從理論上討論了損耗機制，還測定了宇宙線中介子的質量。

1944年，北京大學褚聖麟指導研究生進行地磁緯度28°31′處宇宙線強度的東西效應測量，並對極區和赤道圈的宇宙線吸收定律中的指數差作出了估算。

1948年，趙忠堯在美國MIT用G-M計數管控制雲室記錄宇宙線事例，得到幾十個純電磁級聯簇射和混合簇射事例。

1949～1950年間，北京大學戴傳曾在美國從事核乳膠和核反應方面的研究，根據剝裂反應的理論，研究了（d，n）反應中的中子角分布和核自旋與宇稱。1951～1956年間他和李德平領導研製了中國第一支鹵素計數管、強流管和氟化硼中子計數管。

1950年，何澤慧回國後開始研製核乳膠，使中國在當時成為世界上少數幾個能生產核乳膠的國家之一。1955年她和中科院近代物理所陸祖萌、孫漢城合作製成了對質子靈敏的核乳膠；1957年她又和陸祖萌、孫漢城、劉惠長一起製成了對電子靈敏的核乳膠。

1954年，中科院高能所肖健領導在雲南落雪山海拔3180米處建設了中國第一個宇宙線實驗室，呂敏、鄭仁圻、霍安祥等先後在該實驗室安裝了多板雲室和磁雲室，並在這些裝置上開始了奇異粒子和高能核作用的研究。

1957年，在中科院高能所肖健的領導下，鄭民等建成北京白家疃和雲南落雪山宇宙線強度觀測站，並在兩個站上安裝了測量宇宙線硬成分的μ子望遠鏡和測量中子強度的中子堆，白家疃站還裝有一台大體積圓形高壓電離室。

1958～1965年，在中科院高能所張文裕、肖健、力一領導下，由肖健具體負責，在原落雪山實驗室附近9公里、海拔3220米的海子頭山頂上建設了新的宇宙線高山觀測站，主要設備是新設計製造的大雲霧室，可測帶電粒子的動量和電離狀況。1970年以後，利用這台裝置開展了1011～1012eV以上的高能現象的研究，1972年獲得一個重質量荷電粒子的事例。這項成果得到周恩來總理的重視，親自邀請李政道和其他科學家一起進行鑑定。同時，在這台裝置上較系統地測量了3220米高度處的μ子流強、能譜，測量了π介子、質子、反質子等的流強以及它們之間的比值，其中反質子流強系國際上首次獲得的實驗結果。

1974～1976年間，中科院高能所任敬儒等採用特殊的X光膠片處理方法，從國產的各種Ｘ光膠片中選擇了適合於高山乳膠室使用的膠片，在雲南落雪山3220米高度處設置了規模較小的乳膠室，為建立大型乳膠室積累了經驗。1977年在西藏甘巴拉山5500米高度處建立了世界上最高的高山乳膠室；1978年還曾在珠穆朗瑪峰腳下6500米處設置過乳膠室。1980年開始，日本東京大學等七個單位與該所等組成中日合作的甘巴拉山研究組，規模逐年擴大，鉛乳膠室133噸，鐵乳膠室300噸，總曝光量為1000平方米／年。研究成果在國內外重要刊物和國際學術會議上發表論文70餘篇。

1977年，中科院高能所丁林塏、朱清琪等配合實驗建立和完善了一個“超高能宇宙線作用的軟件系統”，並對強子作用的幾種類型編制了進行數據分析等一系列應用程序。

70年代，中科院高能所陳映宣等自製小型廣延空氣簇射陣，1979年下半年進行了能量高於5×1013eV的電子密度譜的測量。1988年譚有恆等在北京郊區懷柔縣建成由53塊（50×50×5立方厘米）塑料閃爍體構成的10000平方米的廣延空氣簇射陣列，用以對宇宙線空氣簇射現象進行長期觀測，研究能量高於1015eV的宇宙線與大氣核作用的特性並觀測超高能γ天體。1989年中科院高能所與西藏大學、西南交通大學、雲南大學和日本東京大學等單位合作，在西藏羊八井（海拔4300米）建設一個宇宙線廣延空氣簇射陣列，在超高能事例的方向定位精度等方面達到世界先進水平。另外，由中科院高能所姜印琳等和北京天文台合作，用三面直徑為150厘米的鏡面組成廣延空氣簇射粒子產生的空氣契侖可夫輻射的甚高能γ射線觀測裝置，於1990年陸續建成，開始觀測能區為1011～1013eV的γ射線天體。

1982～1990年，中科院理論物理所張肇西、周邦融等進行了關於夸克、輕子複合模型的研究。結果表明複合大統一方案在排除引力的情況下是難以實施的。這一結論有積極的意義，表明當時流行的把已知規律簡單地外推到相差許多能量數量級的想法過於簡單，真實世界可能比這種想法要遠為複雜得多。把複合模型中的相互作用G≌SUH(N)放進大統一框架的嘗試屬於首創。