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第四课 麻省理工名人榜物理学家丁肇中(第2页)

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这点是想必听过他讲座的人都深有体会。

学术思想

丁肇中的学术思想的特点是,在科学研究中非常重视实验。

他认为,物理学是在实验与理论紧密相互作用的基础上发展起来的,理论进展的基础在于理论能够解释现有的实验事实,并且还能够预言可以由实验证实的新现象。

当物理学中一个实验结果与理论预言相矛盾时,就会发生物理学的革命,并且导致新理论的产生。

他根据近四分之一世纪以来物理学的历史和他亲身的经验指出,许多重要实验,例如K介子衰变中电荷共轭宇称与宇称复合对称性(CP)不守恒的发现,J粒子的发现,以及高温超导体的发现,开辟了物理学中新的研究领域,但这些实验发现都是预先在理论上并没有兴趣的情况下作出的。

又如高能加速器实验近年来作出的有关粒子物理的基本发现,除W粒子和Z粒子外,几乎都是在加速器开始建造时未曾预言过的。

他强调,没有一个理论能够驳斥实验的结果,反之,如果一个理论与实验观察的事实不符合,那么这个理论就不能存在。

他重视科学实验的观点,对科学工作者是很有教益的。

发现J粒子

1965年起,丁肇中领导的实验组在联邦德国汉堡电子同步加速器(束流能量为7.5×109eV)上进行了关于量子电动力学和矢量介子(p、w、φ)的一系列出色的实验工作,其中包括光生矢量介子、矢量介子衰变的研究、矢量为主模型的实验检验、p、w、φ介子光生相位的测量和p、介子干涉参数的精密测量等,推进了对矢量介子的认识(见介子)。

还在实验上证明了量子电动力学的正确性。

1972年夏,丁肇中实验组利用美国布鲁克海文国家实验室的3.3×1010eV质子加速器寻找质量在(1.5~5.5)×109eV之间的长寿命中性粒子。

1974年,他们发现了一个质量约为质子质量3倍(质量为3.1×109eV)的长寿命中性粒子。

在公开发表这个发现时,丁肇中把这个新粒子取名为J粒子,“J”

和“丁”

字形相近,寓意这是中国人发现的粒子。

与此同时,美国人B.里希特也发现了这种粒子,并取名为ψ粒子。

后来(1975年)人们就把这种粒子叫作Jψ粒子。

Jψ粒子具有奇特的性质,其寿命值比预料值大5000倍;这表明它有新的内部结构,不能用当时已知的3种夸克来解释,而需要引进第四种夸克即粲夸克来解释。

Jψ粒子的发现大大推动了粒子物理学的发展。

为此丁肇中和里希特共同获得1976年诺贝尔物理学奖。

当时,新闻界有一个误会:以为J粒子就是“丁粒子”

,是丁肇中以姓氏来命名的。

其实,这纯属巧合。

丁肇中的本意是,想用这个粒子来纪念他们在探索电磁流性质方面,花了10年时间才获得的这项重要新发现。

加之物理文献中习惯用J来表示电磁流,因此,丁肇中便以拉丁字母“J”

来命名这个新粒子。

学术贡献

丁肇中的研究工作以实验粒子物理、量子电动力学及光与物质相互作用为中心。

到目前为止,他在学术上的主要贡献有:(1)反氘核的发现;

(2)25年来进行了一系列检验量子电动力学的实验,表明电子、μ子和x子是半径小于10~16厘米的点粒子;(3)精确研究矢量介子的实验;(4)研究光生矢量介子,证实了光子与矢量介子的相似性;(5)J粒子的发现;(6)μ子对产生的研究;(7)胶子喷注的发现;(8)胶子物理的系统研究;(9)μ子电荷不对称性的精确测量,首次表明标准电弱模型的正确性;(10)在标准模型框架内,证实了宇宙中只存在三代中微子。

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