看丁肇中在实验高能物理的道路上如何探索?

释放双眼,带上耳机,听听看~!

看丁肇中在实验高能物理的道路上如何探索?插图

1974年11月,由美籍华裔科学家丁肇中领导的实验小组发现了J粒子,证实了有小于基本粒子的粒子存在。这项新的研究成果震撼了世界物理学界。两年后,丁肇中因此登上了瑞典皇家科学院诺贝尔奖的领奖台,成为继李政道、杨振宁之后第三位获此殊荣的华裔科学家。

看丁肇中在实验高能物理的道路上如何探索?插图(1)

丁肇中从小读书用功,念高中时就显示了自己在数理化方面的超人才华。在学习上,他最大的特点就是敢于探索。例如,演算一道数学题,他总要探求多种解法,直到没有别的方法为止。大学毕业后,丁肇中去美国留学。当他走下飞机时,口袋里只剩下100美元了。可是这难不倒意志坚定的丁肇中。在留学期间,他硬是靠打工维持生活。令人不可思议的是他还以最优异的成绩同时获得数学和物理学两门学科的硕士学位。他就读的密执安大学物理研究所让他留下来从事研究工作。当时正是暑期,有两位教授利用假期在进行一项实验,请丁肇中做他们的助手。从此,丁肇中竞对实验物理学发生了极大的兴趣,并且只用了两年时间就获得了博士学位。这以后,这位孜孜不倦的龙的传人在实验物理学上取得了一项又一项丰硕的成果。

1960年,他应聘去哥伦比亚大学的尼文斯实验室工作。从进实验室的第一天起,他就为自己制定了周密的计划。这项实验,先后花去了他700多个日日夜夜。每天,他早出晚归,中午就在实验室就餐,一块三明治、一杯咖啡就打发过去了。终于,经过两年多的努力,他发现了重氢分离子。这以后,他参加了当时世界上最著名的物理学家李昂·黎德曼领导的一个实验组,发现了“抗氢同位素”。这些重大的发现,奠定了他作为世界上第一流的物理学家的地位。不久,英国剑桥大学的一项报告揭示了违反量子电动力学的反常现象。如果这项实验的结果被验证是正确的,那就等于宣告量子电动力学是错误的,所以立刻引起各国物理学家的关注。丁肇中决心来完成这项实验。他一头扎进了实验室,没日没夜地工作,足足用了半年时间才完成了这项实验,证实了量子电动力学的正确性。这一系列的成功,使丁肇中得到了全球物理学界的尊重。

当时,在物理学界有人预言,原子核中存在着一种叫胶子的粒子。它是比中子、质子等基本粒子更小的一种粒子。丁肇中决心通过自己的实验来探索这种新的基本粒子。他采用的是一种用高能光子冲击核子的新方法,同时设计了一个具有非常精细的质量外辨能力的探测器来进行实验。由于这种探测器的造价非常昂贵,反对的意见铺天盖地。可是,丁肇中顶住了各种各样的压力,坚定地进行着自己认为是必须进行的科学探索。他设计了三个大规模的实验室,分别在汉堡、纽约和瑞士的日内瓦。他自己频繁地在这三地奔波,亲自指挥并直接参与科学实验,而主要的基地是纽约的布鲁克文实验室。在那里,他用一架300亿电子伏特质子加速器寻找新的粒子。他夜以继日地工作着,每天工作的时间不少于14小时。经过8年的奋斗,1974年8月,丁肇中终于在高能加速器的质子碰撞实验中发现了一个新的粒子,即J粒子。丁肇中是一位非常严谨的科学家,在没有绝对的把握之前,他绝不会急于宣布这一新的发现。在以后的两个月里,他又进行了无数次实验,反复核实,在认定确凿无误以后,才于1974年11月向全世界宣布了这一伟大发现。

J粒子的发现,轰动了沉寂十多年的高能物理学界。因为这项当代物理学方面最重要的发现意义深远,它不仅是基本粒子科学方面的重大突破,使基本粒子物理迈进了一个新境界,也为人类开拓了宇宙未知的领域。

1968年,美国科学家温伯格等人分别发现中子和质子是由不同层子组成的。理论物理学家们猜测有一种叫胶子的粒子,能在层子间传递相互间的作用,把层子“胶粘”在一起。

丁肇中是一位勇于探索、永远攀高的科学家。他决心用实验来验证温伯格等人猜想的正误,显然这在当时是一个十分艰难的课题。而丁肇中是一位荣获诺贝尔奖的大科学家,万一实验失败,对他的名誉将是绝大的损失。可是,丁肇中不以为然,他对好心劝他为保全名誉而放弃实验的朋友说:“学自然科学的人不能以名利为重,为名利去搞科学是很痛苦的。”1979年,丁肇中领导了一个包括我国20多位科学家在内的一个专家小组,在德国汉堡的同步加速器研究中心用正负粒子对撞机进行实验。在实验中,果然找到了胶子。这一发现再一次在全世界的物理学界引起轰动。从20世纪80年代开始,他领导的实验小组着手进行L,实验计划。这个实验小组由400多位来自世界各国的科学家组成,其中包括数十位中国的高能物理研究人员。这次实验的关键设备La探测器,是采用上海硅酸盐研究所研制成功的错酸铋(BGO)材料建造的,于1988年起投入使用。这项实验还动用了16台大型电子计算机,光用来做线圈的铝就达1000吨。在丁肇中的领导下,L,实验已经取得了突破性的进展,更多的基本粒子将被他们发现,科学家们预言的宇宙大爆炸的秘密将被揭开。

丁肇中像是一名在长满荆棘的山路上艰难跋涉的探险家。在实验高能物理的道路上,孜孜不倦地探索着物质的奥秘,寻觅它们的根源。

为TA充电
共{{data.count}}人
人已赞赏
科学故事

是谁发明的电视机?

2021-8-11 22:48:00

科学故事

超导磁体究竟是什么神奇的东西呢?

2021-8-11 22:57:00

搜索