发现正电子第一人 与诺奖失之交臂 中国核物理奠基人 加速器建造先驱

2022-05-30 22:08王渝生
中国科技教育 2022年10期
关键词:核物理物理系获得者

王渝生,中国科学院理学博士,教授,博士生导师,国家教育咨询委员会委员,中国科普产学研创新联盟副理事长,中国科学院自然科学史研究所原副所长,中国科学技术馆原馆长,北京市科学技术协会原副主席。

赵忠尧(1902.6.27—1998.5.28),浙江诸暨人,著名物理学家,中国核物理研究和加速器建造事业的开拓者。

120年前,1902年6月27日,赵忠尧出生于浙江诸暨。在那个风雨飘摇的年代,身为私塾老师的父亲倾尽一切培养这个孩子,希望他日后能用知识改变这个饱经沧桑的国家。天下兴亡,匹夫有责,这般豪烈之情,伴随了赵忠尧一辈子。

1920年,18岁的赵忠尧考入东南大学,在这里他有幸和蜚声中外的叶企孙(1898—1977)相遇。毕业后,赵忠尧和叶企孙一起筹备成立了清华大学物理系,从这个近代最出名的物理系里,走出了最杰出的一批学生:诺贝尔奖获得者杨振宁、李政道,“两弹一星”功勋奖章获得者邓稼先、朱光亚、郭永怀,以及国家最高科学技术奖获得者黄昆等。

那时,赵忠尧一边负责实验课教书,一边学习。为了开阔眼界,1927年,25岁的赵忠尧只身一人远赴重洋,来到美国加州理工学院研究生部,师从诺贝尔物理学奖得主密立根(Robert Andrews  Millikan),进行实验物理研究。名师出高徒,赵忠尧的实验论文《硬γ 射线通过物质时的吸收系数》青出于蓝而胜于蓝,令整个物理学界都掀起了巨大的波澜。

1930年,这是值得中国人记住的一年,也是世界物理一座里程碑树立的一年。

这一年,赵忠尧在第二次实验中发现,硬γ 射线的高能量光子束,在通过重金属铅时,会出现“反常吸收”现象,伴随产生一种特殊辐射,这便是一对正负电子湮没辐射。这是在人类历史上第一次观测到正负电子的泯灭。这一发现,意味着人类预想的电子对撞机,完全可以制造,而赵忠尧,是全世界最早的正电子发现者。

这一结果,赵忠尧將其写成论文,发表在1930年10月的《物理评论》杂志上。与此同时,与赵忠尧同读博士的安德森(Carl David Anderson),受到赵忠尧实验结果的启发,2年后宣布发现了正电子径迹。1936年,凭借这一结果,安德森获得了诺贝尔物理学奖。而最早发现正电子的赵忠尧,竟然与此奖项擦肩而过,物理学界一片哗然。连密立根都痛苦地说:“这是我最不愿意接受的事情。”

半个世纪后,前诺贝尔物理学奖委员会主任爱克斯朋评论道:“赵忠尧在世界物理学家心中,是实实在在的诺贝尔奖得主!”

诺贝尔奖获得者李政道说:“赵忠尧老师本该是第一个获诺贝尔物理学奖的中国人,只是由于当时别人的错误,把赵老师的光荣埋没了。”

诺贝尔奖获得者丁肇中说:“他是正负电子产生和湮灭过程的最早发现者,没有他的发现,就没有现在的正负电子对撞机,也就没有今天的物理研究。”

这是历史巨大的不公,当年28岁的赵忠尧,本该是中国获得诺贝尔奖第一人!西方媒体曾评论:“世界欠中国一个诺奖!”

1930年,28岁的赵忠尧结束了在加州理工学院的学业,获得哲学博士学位后,到德国哈罗大学物理研究所工作了1年, 然后到英国访问,见到了核物理学大师卢瑟福(Ernest Rutherford)。就在那一年,国内发生了“九一八”事变,赵忠尧决心尽快回国,要为祖国作点贡献。临别时,卢瑟福鼓励他回国后继续搞研究,不要像其他学成归国的中国学者,再也听不到声音了。1931年底,赵忠尧踏上了归国之路。

回国后,从1932年到1937年,赵忠尧在清华大学物理系任教授,并曾一度接任物理系主任。在当时国内核物理研究一片空白的情况下,他和物理系的同事们积极组建核物理实验室,在极其简陋的条件下,进行γ 射线、人工放射性与中子物理等一系列前沿的、开创性的研究工作,在国外所发表的文章还得到了卢瑟福的高度赞赏,他在一篇论文前加了按语,说该实验结果提供了正负电子对产生的又一证据。这一时期清华物理系毕业的学生中,有赵九章、钱三强、何泽慧、彭桓武、王大珩、于光远等。

1937年,抗日战争爆发,正值赵忠尧休假1 年,应云南大学熊庆来校长之聘,他到该校讲授了1年的物理与数学课。

1938—1945年,清华大学南迁至昆明,与北京大学、南开大学组成西南联合大学。赵忠尧便到西南联大物理系任教。在当时条件十分艰苦的情况下,他除了教学之外,还与张文裕教授合作进行了一些宇宙线方面的研究。这一时期他的学生中有后来获得诺贝尔奖的李政道、杨振宁,以及“两弹元勋”朱光亚、邓稼先等。

1945年冬,应中央大学吴有训校长邀请,赵忠尧离开西南联大,赴重庆担任中央大学物理系主任。

1946年赴美参观原子弹试验后,赵忠尧留美购置核物理实验设备和其他科研器材。1948年,他当选为中央研究院的首届院士。1950年,在祖国人民和国际科学界同行的声援下,赵忠尧突破美国重重阻绕,终于踏上了祖国大陆的土地,在中国科学院近代物理所工作。他利用从美国运回的器材,主持建立了我国第一个核物理实验室。1955年,他利用带回的部件,主持建成了我国第一台加速器——700 keV质子静电加速器;1958年, 又建成了2.5 MeV质子静电加速器。就是通过这2台加速器的研制,我国加速器技术的研究才迈出了第一步,由此推动了我国的真空技术、高电压技术、离子源技术及核物理实验的发展。

1955年,赵忠尧当选为中国科学院首届学部委员(院士)。自1954年第一届全国人大以后,一直担任全国人大代表,并任第三、四、五、六届全国人大常委。此外,他还曾担任中国物理学会理事、名誉理事及中国核物理学会的名誉理事长等职。1958 年,参与中国科技大学筹建工作,并主持创办国内第一个近代物理系,任系主任。

赵忠尧历经千辛万苦,于1973年71岁时任中国科学院高能物理研究所副所长,于1998年逝世,享年96岁。

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