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        發(fā)現(xiàn)正電子第一人 與諾獎失之交臂 中國核物理奠基人 加速器建造先驅(qū)

        2022-05-30 22:08:36王渝生
        中國科技教育 2022年10期
        關(guān)鍵詞:核物理物理系獲得者

        王渝生,中國科學院理學博士,教授,博士生導師,國家教育咨詢委員會委員,中國科普產(chǎn)學研創(chuàng)新聯(lián)盟副理事長,中國科學院自然科學史研究所原副所長,中國科學技術(shù)館原館長,北京市科學技術(shù)協(xié)會原副主席。

        趙忠堯(1902.6.27—1998.5.28),浙江諸暨人,著名物理學家,中國核物理研究和加速器建造事業(yè)的開拓者。

        120年前,1902年6月27日,趙忠堯出生于浙江諸暨。在那個風雨飄搖的年代,身為私塾老師的父親傾盡一切培養(yǎng)這個孩子,希望他日后能用知識改變這個飽經(jīng)滄桑的國家。天下興亡,匹夫有責,這般豪烈之情,伴隨了趙忠堯一輩子。

        1920年,18歲的趙忠堯考入東南大學,在這里他有幸和蜚聲中外的葉企孫(1898—1977)相遇。畢業(yè)后,趙忠堯和葉企孫一起籌備成立了清華大學物理系,從這個近代最出名的物理系里,走出了最杰出的一批學生:諾貝爾獎獲得者楊振寧、李政道,“兩彈一星”功勛獎章獲得者鄧稼先、朱光亞、郭永懷,以及國家最高科學技術(shù)獎獲得者黃昆等。

        那時,趙忠堯一邊負責實驗課教書,一邊學習。為了開闊眼界,1927年,25歲的趙忠堯只身一人遠赴重洋,來到美國加州理工學院研究生部,師從諾貝爾物理學獎得主密立根(Robert Andrews? Millikan),進行實驗物理研究。名師出高徒,趙忠堯的實驗論文《硬γ 射線通過物質(zhì)時的吸收系數(shù)》青出于藍而勝于藍,令整個物理學界都掀起了巨大的波瀾。

        1930年,這是值得中國人記住的一年,也是世界物理一座里程碑樹立的一年。

        這一年,趙忠堯在第二次實驗中發(fā)現(xiàn),硬γ 射線的高能量光子束,在通過重金屬鉛時,會出現(xiàn)“反常吸收”現(xiàn)象,伴隨產(chǎn)生一種特殊輻射,這便是一對正負電子湮沒輻射。這是在人類歷史上第一次觀測到正負電子的泯滅。這一發(fā)現(xiàn),意味著人類預想的電子對撞機,完全可以制造,而趙忠堯,是全世界最早的正電子發(fā)現(xiàn)者。

        這一結(jié)果,趙忠堯?qū)⑵鋵懗烧撐模l(fā)表在1930年10月的《物理評論》雜志上。與此同時,與趙忠堯同讀博士的安德森(Carl David Anderson),受到趙忠堯?qū)嶒灲Y(jié)果的啟發(fā),2年后宣布發(fā)現(xiàn)了正電子徑跡。1936年,憑借這一結(jié)果,安德森獲得了諾貝爾物理學獎。而最早發(fā)現(xiàn)正電子的趙忠堯,竟然與此獎項擦肩而過,物理學界一片嘩然。連密立根都痛苦地說:“這是我最不愿意接受的事情?!?/p>

        半個世紀后,前諾貝爾物理學獎委員會主任愛克斯朋評論道:“趙忠堯在世界物理學家心中,是實實在在的諾貝爾獎得主!”

        諾貝爾獎獲得者李政道說:“趙忠堯老師本該是第一個獲諾貝爾物理學獎的中國人,只是由于當時別人的錯誤,把趙老師的光榮埋沒了?!?/p>

        諾貝爾獎獲得者丁肇中說:“他是正負電子產(chǎn)生和湮滅過程的最早發(fā)現(xiàn)者,沒有他的發(fā)現(xiàn),就沒有現(xiàn)在的正負電子對撞機,也就沒有今天的物理研究?!?/p>

        這是歷史巨大的不公,當年28歲的趙忠堯,本該是中國獲得諾貝爾獎第一人!西方媒體曾評論:“世界欠中國一個諾獎!”

        1930年,28歲的趙忠堯結(jié)束了在加州理工學院的學業(yè),獲得哲學博士學位后,到德國哈羅大學物理研究所工作了1年, 然后到英國訪問,見到了核物理學大師盧瑟福(Ernest Rutherford)。就在那一年,國內(nèi)發(fā)生了“九一八”事變,趙忠堯決心盡快回國,要為祖國作點貢獻。臨別時,盧瑟福鼓勵他回國后繼續(xù)搞研究,不要像其他學成歸國的中國學者,再也聽不到聲音了。1931年底,趙忠堯踏上了歸國之路。

        回國后,從1932年到1937年,趙忠堯在清華大學物理系任教授,并曾一度接任物理系主任。在當時國內(nèi)核物理研究一片空白的情況下,他和物理系的同事們積極組建核物理實驗室,在極其簡陋的條件下,進行γ 射線、人工放射性與中子物理等一系列前沿的、開創(chuàng)性的研究工作,在國外所發(fā)表的文章還得到了盧瑟福的高度贊賞,他在一篇論文前加了按語,說該實驗結(jié)果提供了正負電子對產(chǎn)生的又一證據(jù)。這一時期清華物理系畢業(yè)的學生中,有趙九章、錢三強、何澤慧、彭桓武、王大珩、于光遠等。

        1937年,抗日戰(zhàn)爭爆發(fā),正值趙忠堯休假1 年,應云南大學熊慶來校長之聘,他到該校講授了1年的物理與數(shù)學課。

        1938—1945年,清華大學南遷至昆明,與北京大學、南開大學組成西南聯(lián)合大學。趙忠堯便到西南聯(lián)大物理系任教。在當時條件十分艱苦的情況下,他除了教學之外,還與張文裕教授合作進行了一些宇宙線方面的研究。這一時期他的學生中有后來獲得諾貝爾獎的李政道、楊振寧,以及“兩彈元勛”朱光亞、鄧稼先等。

        1945年冬,應中央大學吳有訓校長邀請,趙忠堯離開西南聯(lián)大,赴重慶擔任中央大學物理系主任。

        1946年赴美參觀原子彈試驗后,趙忠堯留美購置核物理實驗設(shè)備和其他科研器材。1948年,他當選為中央研究院的首屆院士。1950年,在祖國人民和國際科學界同行的聲援下,趙忠堯突破美國重重阻繞,終于踏上了祖國大陸的土地,在中國科學院近代物理所工作。他利用從美國運回的器材,主持建立了我國第一個核物理實驗室。1955年,他利用帶回的部件,主持建成了我國第一臺加速器——700 keV質(zhì)子靜電加速器;1958年, 又建成了2.5 MeV質(zhì)子靜電加速器。就是通過這2臺加速器的研制,我國加速器技術(shù)的研究才邁出了第一步,由此推動了我國的真空技術(shù)、高電壓技術(shù)、離子源技術(shù)及核物理實驗的發(fā)展。

        1955年,趙忠堯當選為中國科學院首屆學部委員(院士)。自1954年第一屆全國人大以后,一直擔任全國人大代表,并任第三、四、五、六屆全國人大常委。此外,他還曾擔任中國物理學會理事、名譽理事及中國核物理學會的名譽理事長等職。1958 年,參與中國科技大學籌建工作,并主持創(chuàng)辦國內(nèi)第一個近代物理系,任系主任。

        趙忠堯歷經(jīng)千辛萬苦,于1973年71歲時任中國科學院高能物理研究所副所長,于1998年逝世,享年96歲。

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