一、中高能物理学

40年代初，北京大学马仕俊在英国剑桥大学从事介子理论的研究，他对介子理论中氘核的光磁蜕变及其磁矩、原子核的静电偶极矩、质子与中子的内受激态、以矩阵法预测介子的散射、在辐射阻尼影响下带电介子的散射及其相对论公式、散射问题积分方程的近似解等等，都有过独到的研究。

1941年，王淦昌发表了“关于探测中微子的建议”，提出通过测量轻原子核（如7Be）俘获K壳层电子释放中微子时所产生的反冲来探测中微子的设想。同年，美国物理学家阿伦(J.S.Allen)就据此进行了 的K俘获实验，证实了他的预言。这是当时关于中微子存在的最有力的证据，被公认为是1942年世界物理学的重要成就之一。

1941～1943年，清华大学彭桓武在爱尔兰都柏林高等学术研究院与W.H.Heitler合作进行介子理论方面的研究工作，先后发表过有关介子散射、质子-质子碰撞产生介子、光子-核子碰撞产生介子、以及宇宙线介子理论等多篇论文。以后他还以个人名义发表了有关“介子的级联产生”和场论的研究论文。

1943年，燕京大学张文裕在法国科学家罗森布拉姆(S.Rosenblam)想法的基础上，研制并发明了多丝火花计数器，并提出粒子探测的“精确定位”概念，从而成为现代大型多丝计数器和丝室的先驱。

1947年，清华大学朱洪元在英国曼彻斯特大学对高能电子在磁场中运动时放出的电磁辐射的性质从理论上进行了研究，得到了这种电磁辐射的频谱、角分布和极化状态的表达式，其成果于1948年在美国发表。这种辐射由于1947年首先在美国同步加速器上观察到，故称为同步辐射，后来得到了广泛的应用。

1950～1960年间，周光召在苏联杜布纳联合所工作期间，对盖尔曼（Gell－Mann）等人提出的部分赝矢量流守恒定律（PACA）进行了比较严密的理论证明，直接地促进了流代数理论的建立；他还首先引入螺旋散射振幅的概念和相应的数学表述，并对光子和质子及氚核散射的色散关系进行了详尽的研究；此外还提出时间、空间、电荷共轭联合变化守恒下的正粒子和反粒子的总寿命相等，但在时间反演破坏时分枝比可以不相等的严格证明；同时研究了弱磁效应μ－吸收等。

在这期间，.朱洪元、何祚庥、冼鼎昌等研究了当时流行的角动量分波展开法，从色散关系中推导出散射振幅的动力学方程(Chew-Mandelstam方程)，指出其中隐含有发散困难，从而否定了1959年在国际高能物理会议上讨论的关于这个问题的研究方案，并提出利用双重色散关系推导低能强子散射的近似积分方程的另一种方法。

在这期间，冼鼎昌提出了终态粒子分布的相对论协变的相空间计算方法。

在这期间，朱洪元、何祚庥、冼鼎昌和数学所戴元本等从普适Ｖ-Ａ弱相互作用理论出发，研究了奇异粒子衰变的寿命和分枝比，并利用费尔兹变换研究了 子为质子俘获和辐射俘获过程。

1954年，北京大学胡宁在基本粒子理论研究方面发表的“高能核子碰撞引起的介子多重产生”一文中，提出了一种简化的模型以及与之相配合的场论方法，能较好地描述喷注等现象的一些主要性质。

1959年底，中科院原子能所王淦昌领导的一个小组在苏联杜布纳联合所利用10GeV的质子同步稳相加速器和他们自己制造的容积为24L的丙烷气泡室，从4万张照片中发现了反西格马负超子（ 。超子的反粒子的重大发现，进一步证实了任何粒子都存在反粒子的理论预言。

1961～1964年间，中科院原子能所张文裕在苏联杜布纳联合所工作期间，领导研究中子照射丙烷气泡室产生的粒子及其衰变性质，特别在Λ°超子与核子散射方向作出了贡献。

1961～1966年间，中科院数学所戴元本对雷其(Regge)理论的基础进行了研究，指出雷其理论的渐近行为只有在一定的条件下才能得到证明。

1962～1964年间，中科院原子能所朱洪元从事包括光子、电子和原子核在内的高温高密度系统的输运过程、反应过程和流体力学过程的研究工作。

1965年夏～1966年春，中科院原子能所、数学所、中国科技大学近代物理系和北京大学物理系等单位的朱洪元、胡宁、何祚庥、戴元本等共39人系统地研究了强子结构的“层子模型”，并于1966年夏在北京召开的国际物理讨论会上以北京基本粒子物理组的名义提出了“强子结构模型理论”。这一批研究工作与国际上的“夸克模型”同时开辟了粒子物理理论中强子结构的研究领域。层子模型的提出，对中国粒子物理理论的发展起到很好的促进和推动作用

1972～1975年间，中科院数学所戴元本等人对层子模型的强相互作用过程进行了一系列研究；中科院原子能所冼鼎昌发展了用解析延拓和选择特殊坐标的方法，解决从欧氏空间延拓到闵氏空间的问题，从而利用贝特-沙披特(Bethe-Salpeter)方程研究介子的波函数及其电磁形状因子；中科院原子能所何祚庥、张肇西和谢怡成应用层子模型研究了深度非弹性散射。

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（马克-杰）组与丁肇中教授合作工作，以后又派出多批合作人员。1979年8月，（马克-杰）合作组在国际轻子光子会议上宣布，他们发现了传递强相互作用的粒子——胶子，轰动了国际高能物理学界。他们还观测到e＋e－→μ＋μ－反应的μ子电荷不对称性，在实验上首次证实了存在电弱干涉效应。

1978～1988年,中科院理论物理所张肇西、黄朝商等进行了微扰QCD应用的研究。主要是应用微扰QCD研究以下几个方面：强子碰撞直接产生重夸克偶素；计算喷注行为从而理解强子化的粒子多重数，检验微扰QCD等；以微扰QCD为基础，理解原子核内效应对核子结构函数的影响，即探讨EMC效应的一系列工作；应用重整化群和算子乘积展开方法，基于mt＞mw事实计算微扰QCD对非轻子衰变有效拉氏量的修正；应用重整化群和算子乘积展开方法研究π介子和Ａ介子的光锥波函数，并应用于计算形状因子、Ｊ／ψ→γｎ′和1- - 介子衰变到光子加1＋＋介子等遍举过程；计算高扭曲算子的反常量纲矩阵，并使之对角化，计算了高扭曲算子对π介子形状因子的贡献等。

1981年，国民经济调整，决定“八七工程”缓建，但已经开始建造的质子直线加速器仍继续进行。经过两年的调研、讨论，综合各方面的意见，最后决定建造一台2.2GeV正负电子对撞机（每束电子或正电子的能量为2.2GeV）。这个方案的计划任务书于1983年4月26日得到批准，1983年12月列为国家重点建设工程项目，定名为“北京正负电子对撞机工程”。于1984年10月7日破土动工。在谢家麟、叶铭汉、方守贤等领导下，经过四年艰苦奋战，全国一百多个科研、工业单位共同努力，于1988年10月实现对撞；大型探测器——北京谱仪于1989年4月在第一对撞点就位，5月投入运行。1988年底，对撞机亮度达2×1030cm－2•ｓ－1。1989年3月，北京正负电子对撞机和北京谱仪通过国家鉴定。该项目获1990年国家科技进步特等奖

1982年12月，在中科院高能所周清一、潘惠宝、王书鸿等的领导下，为原“八七工程”进行预研的10MeV质子直线加速器进行整机联调，一次出束成功。1983年12月通过国家验收。

1983年4月，经国务院批准，为充分发挥高频机的能力，将10MeV质子直线加速器的能量扩展至35MeV，用以开展短寿命同位素、标记化合物的制备以及快中子治癌的研究。1986年12月，新加速器进行安装调试，束流达到设计要求。1987年开始进行201Tl、68Ge－68Ge发生器、11C和67Ga四种同位素的试制。1989年5月，“35MeV质子直线加速器及其应用装置”通过技术鉴定和工程验收。

1986年10月17日，以A.Zichichi教授为首的世界实验室在北京成立中国高等科学技术中心，为中国引进重要科学技术前沿领域，并促进基础研究。中心成立后，每年举办1～2次学术会议，邀请国际上在该领域前沿有成就的科学家来作讲演，介绍他们的研究成果。

1987年6月4日至16日，由世界实验室、中国高等科学技术中心和高能物理所在北京联合主办“粲物理讨论会”，来自国内外20多个单位的100多位物理学家参加了会议。会议目的是为正在建造中的北京正负电子对撞机工程和北京谱仪将来的物理工作做准备，会议认真讨论了这一领域的前沿发展方向和将来在北京谱仪上可能进行的工作。

自1987年起，中科院高能所叶铭汉、祝玉灿等在理论物理研究所何祚庥的建议下，由国家自然科学基金资助，进行48Ca双β衰变的实验研究，在北京门头沟矿区512米深处建成中国第一个地下低本底实验室，取得不含中微子的48Ca双β衰变周期下限＞0．95×1022年，比前人的实验结果提高了一步。

1987年6月23～27日，由中科院高能所负责主办国际中能物理会议，有来自16个国家和地区的160多位物理学家和粒子物理学家参加了会议，充分显示了中能物理领域研究工作的活跃程度和重要性。

二、宇宙线物理

1935年，清华大学霍秉权在国内首先制成了威尔逊云室，并发表了论文“镭E的β射线谱”。

30年代后期，北京大学郭贻诚曾在美国加州理工学院从事宇宙粒子云室研究，拍摄31000张以上的粒子径迹照片，测定了宇宙线中高达100MeV的电子能量损耗，并从理论上讨论了损耗机制，还测定了宇宙线中介子的质量。

1944年，北京大学褚圣麟指导研究生进行地磁纬度28°31′处宇宙线强度的东西效应测量，并对极区和赤道圈的宇宙线吸收定律中的指数差作出了估算。

1948年，赵忠尧在美国MIT用G-M计数管控制云室记录宇宙线事例，得到几十个纯电磁级联簇射和混合簇射事例。

1949～1950年间，北京大学戴传曾在美国从事核乳胶和核反应方面的研究，根据剥裂反应的理论，研究了（d，n）反应中的中子角分布和核自旋与宇称。1951～1956年间他和李德平领导研制了中国第一支卤素计数管、强流管和氟化硼中子计数管。

1950年，何泽慧回国后开始研制核乳胶，使中国在当时成为世界上少数几个能生产核乳胶的国家之一。1955年她和中科院近代物理所陆祖萌、孙汉城合作制成了对质子灵敏的核乳胶；1957年她又和陆祖萌、孙汉城、刘惠长一起制成了对电子灵敏的核乳胶。

1954年，中科院高能所肖健领导在云南落雪山海拔3180米处建设了中国第一个宇宙线实验室，吕敏、郑仁圻、霍安祥等先后在该实验室安装了多板云室和磁云室，并在这些装置上开始了奇异粒子和高能核作用的研究。

1957年，在中科院高能所肖健的领导下，郑民等建成北京白家疃和云南落雪山宇宙线强度观测站，并在两个站上安装了测量宇宙线硬成分的μ子望远镜和测量中子强度的中子堆，白家疃站还装有一台大体积圆形高压电离室。

1958～1965年，在中科院高能所张文裕、肖健、力一领导下，由肖健具体负责，在原落雪山实验室附近9公里、海拔3220米的海子头山顶上建设了新的宇宙线高山观测站，主要设备是新设计制造的大云雾室，可测带电粒子的动量和电离状况。1970年以后，利用这台装置开展了1011～1012eV以上的高能现象的研究，1972年获得一个重质量荷电粒子的事例。这项成果得到周恩来总理的重视，亲自邀请李政道和其他科学家一起进行鉴定。同时，在这台装置上较系统地测量了3220米高度处的μ子流强、能谱，测量了π介子、质子、反质子等的流强以及它们之间的比值，其中反质子流强系国际上首次获得的实验结果。

1974～1976年间，中科院高能所任敬儒等采用特殊的X光胶片处理方法，从国产的各种Ｘ光胶片中选择了适合于高山乳胶室使用的胶片，在云南落雪山3220米高度处设置了规模较小的乳胶室，为建立大型乳胶室积累了经验。1977年在西藏甘巴拉山5500米高度处建立了世界上最高的高山乳胶室；1978年还曾在珠穆朗玛峰脚下6500米处设置过乳胶室。1980年开始，日本东京大学等七个单位与该所等组成中日合作的甘巴拉山研究组，规模逐年扩大，铅乳胶室133吨，铁乳胶室300吨，总曝光量为1000平方米／年。研究成果在国内外重要刊物和国际学术会议上发表论文70余篇。

1977年，中科院高能所丁林垲、朱清琪等配合实验建立和完善了一个“超高能宇宙线作用的软件系统”，并对强子作用的几种类型编制了进行数据分析等一系列应用程序。

70年代，中科院高能所陈映宣等自制小型广延空气簇射阵，1979年下半年进行了能量高于5×1013eV的电子密度谱的测量。1988年谭有恒等在北京郊区怀柔县建成由53块（50×50×5立方厘米）塑料闪烁体构成的10000平方米的广延空气簇射阵列，用以对宇宙线空气簇射现象进行长期观测，研究能量高于1015eV的宇宙线与大气核作用的特性并观测超高能γ天体。1989年中科院高能所与西藏大学、西南交通大学、云南大学和日本东京大学等单位合作，在西藏羊八井（海拔4300米）建设一个宇宙线广延空气簇射阵列，在超高能事例的方向定位精度等方面达到世界先进水平。另外，由中科院高能所姜印琳等和北京天文台合作，用三面直径为150厘米的镜面组成广延空气簇射粒子产生的空气契仑可夫辐射的甚高能γ射线观测装置，于1990年陆续建成，开始观测能区为1011～1013eV的γ射线天体。

1982～1990年，中科院理论物理所张肇西、周邦融等进行了关于夸克、轻子复合模型的研究。结果表明复合大统一方案在排除引力的情况下是难以实施的。这一结论有积极的意义，表明当时流行的把已知规律简单地外推到相差许多能量数量级的想法过于简单，真实世界可能比这种想法要远为复杂得多。把复合模型中的相互作用G≌SUH(N)放进大统一框架的尝试属于首创。