丁肇中小傳
由于和里希特各自獨(dú)立發(fā)現(xiàn)一種新型的J/ψ粒子,而共同獲得1976年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)金。
國(guó)外科學(xué)技術(shù)界評(píng)論說(shuō),丁肇中是最有實(shí)驗(yàn)?zāi)芰,最善于觀察現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家。美國(guó)《自然》雜志還評(píng)論說(shuō),丁肇中所從事的工作是溝通中美兩國(guó)科技交流的一座橋梁。
丁肇中是由于一次“意外的出生”而成為美國(guó)公民的。他的父母都是中國(guó)的大學(xué)教授,祖籍山東日照。1936年,他們從中國(guó)啟程去美國(guó),對(duì)密執(zhí)安州立大學(xué)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。1月26日,就在這所學(xué)院里丁肇中降生了。他在回憶中說(shuō):“我的父母希望我出生在中國(guó),可是我卻偏偏早產(chǎn)了。我出生兩個(gè)月后才回到中國(guó)!彼耐暾档诙问澜绱髴(zhàn)日本侵略中國(guó)的戰(zhàn)亂年代,所以他十二歲以前幾乎沒(méi)有受過(guò)什么正規(guī)教育。由于父母忙于工作,丁肇中是由外祖母撫養(yǎng)成人的。外祖母性格剛毅且果斷,她丈夫在第一次國(guó)內(nèi)革命戰(zhàn)爭(zhēng)中犧牲了,從那以后她回到學(xué)校當(dāng)教師,把丁肇中的母親撫養(yǎng)成人。丁肇中在童年經(jīng)常聽(tīng)到外祖母回憶那些艱難歲月里度過(guò)的窘迫生活,外祖母對(duì)丁肇中以后嚴(yán)謹(jǐn)刻苦治學(xué),一絲不茍實(shí)驗(yàn),縝密組織研究和嚴(yán)格要求下屬等優(yōu)良作風(fēng)產(chǎn)生了很大影響。
丁肇中先在大陸度過(guò)童年,十三歲去臺(tái)灣上學(xué),那時(shí)他父親是國(guó)立臺(tái)灣大學(xué)的一名教授。二十歲時(shí),他決定回到他的出生地美國(guó)密執(zhí)安大學(xué)繼續(xù)攻讀!澳菚r(shí)我英文懂得不多,對(duì)美國(guó)的生活一無(wú)所知。在國(guó)內(nèi)的時(shí)候在書(shū)上讀到許多美國(guó)學(xué)生是自己掙錢(qián)維持生活讀完大學(xué)的。我告訴父母也這樣做。當(dāng)1956年9月6日到達(dá)美國(guó)底特律機(jī)場(chǎng)的時(shí)候,口袋里只有一百美元。在那時(shí),有點(diǎn)錢(qián)好像已經(jīng)滿(mǎn)不錯(cuò)了。我舉目無(wú)親,不免有幾分擔(dān)心!蹦菐啄,可以說(shuō)是丁肇中一生中最艱難的歲月,一面頑強(qiáng)勤奮地學(xué)習(xí),一面自己掙錢(qián)維持生活。后來(lái)因成績(jī)優(yōu)異獲得了獎(jiǎng)學(xué)金。三年之后的1959年獲得物理學(xué)和數(shù)學(xué)兩個(gè)學(xué)士學(xué)位,1960年獲得碩士學(xué)位。接著在密執(zhí)安大學(xué)物理研究所當(dāng)研究生,1962年獲物理學(xué)博士學(xué)位。
1963年,丁肇中以博士和福特基金會(huì)會(huì)員的身份,前往設(shè)在瑞士日內(nèi)瓦的歐洲核子研究中心工作,在柯可尼的指導(dǎo)下用質(zhì)子同步加速器進(jìn)行研究?驴赡釋(duì)實(shí)驗(yàn)工作的嚴(yán)格與耐心對(duì)丁肇中產(chǎn)生了直接的影響。在這段日子以及后來(lái)再到日內(nèi)瓦工作期間,丁肇中的典型生活情況是:一早起來(lái)在自取食堂里吃早飯,然后一整天留在實(shí)驗(yàn)室里,直到夜里離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室,驅(qū)車(chē)十分鐘回到他的公寓房間睡覺(jué)。每隔兩個(gè)星期,他坐飛機(jī)回到美國(guó)麻省萊克新頓自己的家里看望妻子凱·路易絲·庫(kù)恩和兩個(gè)女兒。1964年,丁肇中離開(kāi)日內(nèi)瓦回到美國(guó)哥倫比亞大學(xué)執(zhí)教,直到1969年。在那里他和斯坦伯格、希瓦茲、吳健雄和李政道等在內(nèi)的第一流物理學(xué)家工作。這個(gè)時(shí)期,丁肇中發(fā)現(xiàn)了“抗氫同位素”,使他初露頭角。美國(guó)各大報(bào)刊都以顯著位置報(bào)道了這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)。在哥倫比亞大學(xué)的這些年里,他開(kāi)始對(duì)“電子和正電子對(duì)”的生成發(fā)生興趣。這時(shí)丁肇中又接受美國(guó)麻省理工學(xué)院之聘,主持該學(xué)院的布魯克海文實(shí)驗(yàn)室,他負(fù)責(zé)的研究小組分別在美國(guó)布魯克海文實(shí)驗(yàn)室、瑞士歐洲核子研究中心和德國(guó)漢堡電子回旋加速器實(shí)驗(yàn)室三處進(jìn)行類(lèi)光子粒子的衰變探索,并且尋找衰變成電子對(duì)和μ介子對(duì)的新粒子。這一研究夜以繼日地整整進(jìn)行了五年。
1971年,丁肇中帶領(lǐng)它的研究小組回到美國(guó),開(kāi)始在布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)將近三年的鍥而不舍的努力,終于在1974年8月第一次覺(jué)察到一種新粒子存在的跡象,其質(zhì)量約為質(zhì)子的三倍。由于丁肇中的小心謹(jǐn)慎,他們當(dāng)時(shí)沒(méi)有公布這一發(fā)現(xiàn)。1974年11月10日,丁肇中到美國(guó)西海岸出席斯坦福大學(xué)的一次會(huì)議時(shí),得知該校加速器實(shí)驗(yàn)室的里希特小組也剛好獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)了同一現(xiàn)象,并已將新粒子命名為ψ粒子,于是丁肇中立即通知他的助手發(fā)表他們的發(fā)現(xiàn),并將新粒子命名為J粒子。
J/ψ粒子的發(fā)現(xiàn),很快得到了全世界的承認(rèn)。這一發(fā)現(xiàn)在物理學(xué)上的重大意義是:他提供了一個(gè)有力的證據(jù),證明存在著第四種夸克,即“粲”夸克。從夸克模型看,J/ψ粒子是由粲夸克和反粲夸克組成的強(qiáng)子。以前,人們認(rèn)為所有已知強(qiáng)子都可由三種夸克:上夸克,下夸克,奇異夸克以及它們的反粒子以各種形式組成。丁肇中和里希特發(fā)現(xiàn)J/ψ粒子的卓越成就支持了當(dāng)今的弱相互作用理論,他們兩人分獲1976年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)金。1979年,在德國(guó)漢堡,丁肇中領(lǐng)導(dǎo)他的小組又找到了膠子,這是量子色動(dòng)力學(xué)理論的一種重要證明,為統(tǒng)一強(qiáng)相互作用奠定了基礎(chǔ)。
丁肇中已成為當(dāng)代第一流的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家。他主持的德國(guó)漢堡電子回旋加速器研究小組,首先接納了第一批中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所的物理學(xué)家去西方工作。他每次到中國(guó)講課,聽(tīng)眾都是數(shù)以千計(jì)。他大部分時(shí)間是在漢堡工作,同時(shí)又擔(dān)任美國(guó)麻省理工學(xué)院的物理學(xué)教授。他說(shuō):“在漢堡,我的生活就是工作,工作,再工作。對(duì)于我的小組,我盡量挑選那些也喜歡刻苦工作的人!彼怀闊,不喝酒,不玩,也不看小說(shuō)。當(dāng)丁肇中還沒(méi)有從事粒子物理學(xué)研究的時(shí)候,他偏愛(ài)科學(xué)史。他把法拉第看做是一個(gè)著名的歷史人物,敬佩法拉第取得的科學(xué)成就及其所走過(guò)的艱難曲折的道路,立志做第二個(gè)法拉第。