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丁肇中

標簽: 丁肇中 人物簡介 人物貢獻 個人榮譽 人物評價

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人物簡介編輯本段回目錄

丁肇中(Samuel Chao Chung Ting 1936~)。實驗物理學家,美國科學院院士。他出身于一個革命志士和知識分子的家庭,他的外祖父王以成早年追隨孫中山,在辛亥革命中犧牲。母親王雋英是丁肇中最愛戴的人,1960年病逝于美國,臨終前留下遺言:“愛祖國,愛科學,雙愛雙榮”。 丁肇中對科學的熱愛近乎癡狂。他每天要埋頭實驗室十幾個小時,有時候甚至接連三四天不睡覺。他說:“我完全靠工作來激發充沛的精力,工作就是我的興趣,興趣使我不會疲倦。”

他研究方向是高能實驗粒子物理學,包括量子電動力學、電弱統一理論、量子色動力學的研究。他所領導的馬克·杰實驗組先后在幾個國際實驗中心工作。

丁肇中丁肇中

丁肇中熱心培養中國高能物理學人才,經常選拔中國青年科學工作者去他所領導的小組工作。他是中國科學技術大學等校的名譽教授,中國科學院高能物理研究所學術委員會委員。 2005年世界物理年活動日前在歐洲啟動。他正領導著來自美、法、德、中等14個國家43所一流大學和科研院所的581名物理學家,在日內瓦建造的世界上能量最大的正負電子對撞機上,探索宇宙中的新物質、反物質。

由于丁肇中對物理學的貢獻,他在1976年被授予諾貝爾物理獎,并被美國政府授予洛侖茲獎,1988年被意大利政府授予特卡斯佩里科學獎。他是美國國家科學院院士,美國文理科學院院士,蘇聯科學院外籍院士,中國臺北中央研究院院士,巴基斯坦科學院院士。他曾被密歇根大學(1978)、香港中文大學(1987)、意大利波洛格那大學(1988)和哥倫比亞大學(1990)授予名譽博士學位。他是中國上海交通大學和北京師范大學的名譽教授。他曾獲得過許多獎章,如1977年獲美國工程科學學會的埃林金獎章,1988年獲意大利陶爾米納市的金豹優秀獎及意大利布雷西亞市的科學金獎章。他也是《原子核物理B》(Nuclear Physics B)、《核儀器方法》(Nuclear Instruments and Methods)和《數學模型》(Mathematical Modeling)等科學期刊的編委。

個人經歷編輯本段回目錄

1936年1月27日生于美國密歇根州安阿伯,3個月后隨父母回中國,1936—1949年,丁肇中隨雙親到過中國許多地方。他童年沒有進校受過正規教育,但接觸了不同省份的文化、歷史和方言,也聆聽過許多常到他家訪問的學者的討論。

1949年丁肇中進入臺灣建國中學,接受嚴格的教育,他的數學、物理和歷史學習成績優秀。

1956年到美國密執安大學,在物理系和數學系學習,1960年獲碩士學位,1962年獲物理學博士學位。

丁肇中與妻子蘇姍丁肇中與妻子

1960年他與美國人凱·路易絲·庫恩尼(Kay Louise Kuhne)結婚,生有兩個女兒。

1963年,他獲得福特基金會的獎學金,到瑞士日內瓦歐洲核子研究中心(CERN)工作。

1964年起在美國哥倫比亞大學工作。

1965年成為紐約哥倫比亞大學講師。在聯邦德國漢堡任德國電子同步加速器小組負責人(他后來發現J粒子用的新探測術是在漢堡試驗成功的)。

1967年起任麻省理工學院物理學系教授。

1967年至1968年任美國馬薩諸塞理工學院物理系副教授,1969年任教授。

1970年任美國物理協會粒子和場研究項目顧問,并任《核物理通報》副主編。

1974年他與美國加州斯坦福大學教授里希特幾乎同時發現新的基本粒子-J粒子(這種粒子的壽命等于其他任何粒子的一千倍),即第4種夸克的束縛態,因而同獲1976年諾貝爾物理學獎和美國政府的勞倫斯獎。

1974年11月12日,在實驗室里夜以繼日地工作了兩年多,全力攻關的丁肇中向全世界宣布,他的小組發現了一種未曾預料過的新的基本粒子-J粒子。這種粒子有兩個奇怪的性質:質量重,壽命長,因而它一定來自第四夸克,這推翻了過去認為世界只由三種夸克組的理論,為人類認識微觀世界開辟了一個新的境界,被稱為是"物理學的十一月革命"。

1975年當選美國藝術與科學學院院士。1975年以來多次應邀來中國訪問并進行學術交流,受聘為中國科技大學名譽教授。

1976年諾貝爾物理學獎得主丁肇中在1980年寫了一篇自傳性的文章《在探索中-一個物理學家的體驗》。這篇文章一開頭,就引用了葉劍英元帥的《攻關》詩:
攻城不怕堅,攻書莫畏難。
科學有險阻,苦戰能過關。

1977年起任托馬斯·達德利·卡伯特講座教授。1977年秋,在訪華期間,向鄧小平同志建議中國科學院派遣物理學家參加他在德國漢堡進行的MARK-J實驗。

1978年成為美國國家科學院院士,以及美國藝術科學學會會員。除在麻省理工學院工作外,主要還在歐洲核研究中心和德國電子同步加速器中心(在漢堡)工作。

1978年1月,中國10位物理學家到漢堡,參加了MARD-J實驗的國際合作。此后先后有一百多名中國物理學家和研究生到他領導的實驗組工作和學習。在他的領導和幫助下,中國科學家在L3探測器的設計、制造和數據分析中都發揮了重要的作用,在國際高能物理實驗中占有一席之地。他說:“與中國的合作令人滿意。”他還說:“這幾年,中國科研人員的素質有了很大改善從領導到一般科技人員,都大大年輕化了。科學,尤其是自然科學的重要發現都靠年輕人。象牛頓、法拉第、李政道、楊振寧,他們的重要發現都是在年輕的時候。因此,我對科學院年輕的科技人員抱有很大的希望。”

1992年7月4日被中國科技大學授予名譽博士學位。

1994年6月被選為中國科學院首批外籍院士。獲1996年度中國國際科學技術合作獎。

2002年6月,在距第一次回歸故里17年后,66歲的丁肇中又一次踏上了故鄉山東日照的土地。海濱金色的沙灘上,他深情地抓起一把沙子,用手指來回揉搓著說:“這沙子比夏威夷的還要好……”最令丁肇中動情的莫過于參拜祖居、祭謁祖墓。在祖父墳前,丁肇中說:“真應該把兒子帶回來,讓他看看家鄉,讓他知道他的根在這兒。”

2003年4月18日擔任新成立的“上海交通大學空間科學與技術研究中心”名譽主任。[2]

2005年世界物理年活動日前在歐洲啟動。他正領導著來自美、法、德、中等14個國家43所一流大學和科研院所的581名物理學家,在日內瓦建造的世界上能量最大的正負電子對撞機上,探索宇宙中的新物質、反物質。

人物貢獻編輯本段回目錄

丁肇中主要從事高能實驗物理、基本粒子物理、量子電動力學、γ輻射與物質的相互作用等方面的研究。他最杰出的貢獻是在1974年,與里希特各自獨立地發現了J/ψ粒子。為此,他們共同獲得了1976年諾貝爾物理學獎。 1972年夏,丁肇中實驗小組利用美國布魯克海文國家實驗室的質子加速器尋找質量在1.5×109eV~5.5×109eV之間的長壽命中性粒子。

丁肇中丁肇中

1974年,他們發現了一個質量約為質子質量3倍(能量為3.1×109eV)的長壽命中性粒子。在公開發表這個發現時,丁肇中把這個新粒子取名為J粒子,“J”和漢字"丁"字形相近,寓意是中國人發現的粒子。與此同時,美國人里希特也發現了這種粒子,并取名為ψ粒子。后來人們就把這種粒子稱為J/ψ粒子。J/ψ粒子具有奇特的性質,其壽命值比預料值大5000倍。這表明它有新的內部結構,不能用當時已知的3 種味夸克來解釋,而需要引進第四種夸克即粲夸克來解釋。J/ψ粒子的發現大大推動了粒子物理學的發展。此外,通過高能正負電子對撞的物理實驗,丁肇中在1979年夏發現了三噴注現象,為膠子的存在和量子色動力學提供了實驗依據。他進行的高能下電磁作用與弱作用干涉效應的實驗,為弱電統一理論提供了實驗依據。1981年起,他組織和領導了一個國際小組──包括中國在內的約13個國家近400名物理學家參加的L3組。在歐洲核子中心高能正負電子對撞機LEP上進行高能物理實驗,尋找新的基本粒子及其粒子物理的新現象。

科學成就編輯本段回目錄

發現丁粒子,獲得諾貝爾物理學獎   
1965年起,丁肇中領導的實驗組在聯邦德國漢堡電子同步加速器(束流能量為7.5×109eV)上進行了關于量子電動力學和矢量介子( ρ,ω,φ)的一系列出色的實驗工作,其中包括光生矢量介子、矢量介子衰變的研究、矢量為主模型的實驗檢驗、ρ、ω、φ介子光生相位的測量和ρ、ω介子干涉參數的精密測量等,推進了對矢量介子的認識(見介子)。還在實驗上證明了量子電動力學的正確性。 1972年夏,丁肇中實驗組利用美國布魯克海文國家實驗室的3.3×1010eV質子加速器尋找質量在(1.5~5.5)×109eV之間的長壽命中性粒子。 1974年,他們發現了一個質量約為質子質量3倍(質量為3.1×109eV)的長壽命中性粒子。在公開發表這個發現時,丁肇中把這個新粒子取名為J粒子,“J”和“丁”字形相近,寓意這是中國人發現的粒子。與此同時,美國人B.里希特也發現了這種粒子,并取名為ψ粒子。后來(1975)人們就把這種粒子叫作J/ψ粒子。J/ψ粒子具有奇特的性質,其壽命值比預料值大5000倍;這表明它有新的內部結構,不能用當時已知的3種味的夸克來解釋,而需要引進第四種夸克即粲夸克來解釋。J/ψ粒子的發現大大推動了粒子物理學的發展。為此丁肇中和里希特共同獲得1976年諾貝爾物理獎。

丁肇中丁肇中

丁肇中的研究工作以實驗粒子物理、量子電動力學及光與物質相互作用為中心。他在學術上的主要貢獻有:(1)反氘核的發現;(2)25年來進行了一系列檢驗量子電動力學的實驗,表明電子、μ子和τ子是半徑小于10-16厘米的點粒子;(3)精確研究矢量介子的實驗;(4)研究光生矢量介子,證實了光子與矢量介子的相似性;(5)J粒子的發現;(6)μ子對產生的研究;(7)膠子噴注的發現;(8)膠子物理的系統研究;(9)μ子電荷不對稱性的精確測量,首次表明標準電弱模型的正確性;(10)在標準模型框架內,證實了宇宙中只存在三代中微子。

三代夸克及三代輕子-結構模型圖三代夸克及三代輕子-結構模型圖

個人榮譽編輯本段回目錄

由于丁肇中對物理學的貢獻,他在1976年被授予諾貝爾物理獎,并被美國政府授予洛侖茲獎,1988年被意大利政府授予特卡斯佩里科學獎。他是美國國家科學院院士,美國文理科學院院士,蘇聯科學院外籍院士,中國臺北中央研究院院士,巴基斯坦科學院院士。他曾被密歇根大學(1978)、香港中文大學(1987)、意大利波洛格那大學(1988)和哥倫比亞大學(1990)授予名譽博士學位。他是中國上海交通大學和北京師范大學的名譽教授。1977年獲美國工程科學學會的埃林金獎章,1988年獲意大利陶爾米納市的金豹優秀獎及意大利布雷西亞市的科學金獎章。

人物影響編輯本段回目錄

熱心培養高能物理人才

電弱理論預言的黑格斯粒子及Z0粒子-內部結構模型圖電弱理論預言的黑格斯粒子及Z0粒子-內部結構模型圖

1981年起,丁肇中組織和領導了一個國際合作組——L3組,準備在歐洲核子中心預計在1988年建成的高能正負電子對撞機LEP上進行高能物理實驗,將在質心系能量為1011eV能區中尋找新粒子,特別是電弱理論預言的黑格斯粒子,并研究Z0及其他粒子物理新現象。L3組目前共有包括中國在內的約13個國家近400名物理學家參加。 丁肇中熱心培養中國高能物理學人才,經常回國選拔年青科學工作者去他所領導的小組工作;并受聘為中國科學技術大學名譽教授,中國科學院高能物理研究所學術委員會委員。

領導“阿爾法磁譜儀”實驗探索反物質

1998年6月2日,美東部時間凌晨6時零9分,發現號航天飛機騰空而起,機內載中、美等國共同研制的“阿爾法磁譜儀”進行運行實驗,此舉揭開了人類第一次到太空尋找反物質和暗物質的序幕。 阿爾法磁譜儀實驗是一個大型國際合作科學實驗項目,實驗由丁肇中教授領導,包括美國、中國、意大利、瑞士、德國、芬蘭等國家和地區的37個研究機構的物理學家和工程師參加,僅中國參加的科學家和工程師就不下200人,其目的是尋找太空中的反物質和暗物質。 這次在航天飛機上運行的“阿爾法磁譜儀”傳回的數據,從接收到的1%數據判斷,它工作正常,并出現了預想的反質子,但由于數量太少,尚無法說已經發現了反物質。阿爾法磁譜儀將隨航天飛機于本月12日返回地面。下一次將在2002年再一次進入太空,并在太空逗留 3—5年,今年下半年將組建阿爾法太空站,第一批組件將于1998年11月20日首次進入太空。

趣聞軼事編輯本段回目錄

丁肇中丁肇中

放過任一個難題  

丁肇中的祖籍是山東省日照縣。父親丁觀海、母親王雋英皆任教于大學。1936年丁觀海和已有身孕的妻子王雋英到美國進行學術訪問時,王雋英意外早產。這個提前來到人間的嬰兒,就是丁肇中。 1948年冬,丁肇中開始接受正規教育。受家庭的影響,他對學習一絲不茍,讀書專心致志,遇到疑難問題,便找遍書本,務必得到答案才肯罷休。一次物理老師出了一道思考題,很多同學想了想覺得很難就放棄了,等著老師講解,丁肇中不是這樣,他吃飯想、走路想,別的同學都出去活動了,只有他還對著那道題苦苦思索,一個小時過去了,兩上小時過去了……終于想到了解決問題的方法,他馬上跑到圖書館查找資料驗證自己的方法是否正確,直到確認自己的解題方法沒有錯誤,他才滿意而去。課堂上他聚精會神地聽課,不論對自己的答案有沒有把握,他總是第一個舉手回答老師的提問。課后和同學們討論問題時,往往要辯論到“甚解”才肯罷休。他的課余時間大部分是在圖書館度過的,很少與同學一起打球、看電影。他認為“最浪費不起的是時間”。 由于丁肇中勤奮刻苦,各門功課成績優良,尤其突出的是數理化,這為他實現終身的奮斗目標打下了扎實的基礎。

決定當實驗物理學家   

1956年9月,丁肇中依依不舍地告別了父母赴美國學習。開始了在密執安大學的艱苦學習。 在大學期間,丁肇中能打破書本的局限去理解物理現象。他認為“作為一個科學家,最重要的是不斷探尋教科書之外的事物。” 丁肇中經過三年的努力,獲得了數學和物理學碩士學位,之后又在密執安大學物理研究所攻讀了兩年,提前獲得博士學位。他本來想成為一個理論物理學家,但有兩件事促使他改變了自己的志向。一件是在研究所中,他虛心向烏伯克·凱斯等學識淵博的名教授請教,他們都非常喜歡這個勤奮的中國學生。烏倫伯克教授告訴他:“作一個實驗家比理論家有用。”另一件是進研究所的第一個夏天,有兩位教授正在進行一項暑期實驗工作,缺少一名助手,丁肇中應邀參加了實驗。從此,他與實驗物理結下了不解之緣。

關心祖國科學發展

丁肇中雖然入了美國籍,但他深深地知道他的根在中國。為了祖國高能物理的發展,他不辭辛勞,遠涉重洋,多次來大陸從事學術交流和參觀訪問,介紹國際高能物理的發展,努力促進國際物理學界同中國物理學家合作。在他親自指導和無微不至地關懷下,從事研究的中國科學工作者有的已經在歐美獲得了博士學位。他不僅為中國培養了一批實驗物理的科研人才,而且還熱心為祖國培養實驗物理的研究生而努力奔波。現在他受聘出任中國科技大學名譽教授。丁肇中說:“四千年以來中國在人類自然發展史上有過很多重要貢獻,今后一定能做出更大的貢獻。我希望在自己能工作的時間內,為中國培養更多的人才。”

學術思想編輯本段回目錄

丁肇中丁肇中

丁肇中的學術思想的特點是,在科學研究中非常重視實驗,他認為,物理學是在實驗與理論緊密相互作用的基礎上發展起來的,理論進展的基礎在于理論能夠解釋現有的實驗事實,并且還能夠預言可以由實驗證實的新現象。當物理學中一個實驗結果與理論預言相矛盾時,就會發生物理學的革命,并且導致新理論的產生。他根據近四分之一世紀以來物理學的歷史和他親身的經驗指出,許多重要實驗,例如 K介子衰變中電荷共軛宇稱與宇稱復合對稱性(CP)不守恒的發現,J粒子的發現,以及高溫超導體的發現,開辟了物理學中新的研究領域,但這些實驗發現都是預先在理論上并沒有興趣的情況下作出的。又如高能加速器實驗近年來作出的有關粒子物理的基本發現,除W粒子和Z 粒子外,幾乎都是在加速器開始建造時未曾預言過的。他強調,沒有一個理能夠駁斥實驗的結果,反之,如果一個理論與實驗觀察的事實不符合,那么這個理論就不能存在。他重視科學實驗的觀點,對科學工作者是很有教益的。

精彩人生編輯本段回目錄

我的實驗就是要去找一下,看它到底存不存在

2004年2月26日晚上9點半,美籍華裔物理學家丁肇中抵達山東濟南。他此行的目的是考察山東大學的實驗條件,為他的大型國際合作項目——AMS尋找新的伙伴。在來山東大學訪問之前,丁肇中就提出了三不原則:不參加宴會、不旅游、不接受采訪。經過多次協商,丁肇中最終才同意利用做完報告的休息時間,接受《大家》欄目的專訪。丁肇中本人很少接受媒體采訪,圍繞著他,有著種種的傳奇和故事:面對各國記者的好奇發問,他通常只是簡單地回答“不知道”或 “我怎么知道”,這種典型的丁肇中式語言舉世聞名。

科學研究最重要的動力還是好奇心

20世紀80年代以來,丁肇中領導了歐洲核子中心L3實驗組的工作,在高能物理的一系列實驗中取得突出成就。近年來,他轉向宇宙線高能物理領域,領導了在空間站上建立阿爾法磁譜儀、探測宇宙中暗物質和反物質的工作。一旦這個試驗有了結果,人類對宇宙是怎么來的,宇宙之外還有沒有其他的空間等一系列的“天問”,都將獲得科學意義上的初步解答,而不再是歷代詩人的超級想象和星象學家的主觀臆斷。

丁肇中丁肇中

很多人認為這是做不出來的,但我們成功了
為了找到反物質,丁肇中設計了一個巨大的磁鐵裝置,這是一個典型的丁肇中式的奇思妙想。1998年,美國發現號航天飛機搭載著這塊磁鐵發射成功,10天后,航天飛機返回了地面,這是丁肇中領導的AMS試驗的第一步。這個前無古人的的試驗,一開始就遭到了很多人,甚至包括學術權威的質疑。

一個做科學家的人,為拿諾貝爾獎工作是非常危險的
丁肇中所做的試驗,無論是現在還是過去,幾乎每一個都處在強烈的反對聲中。在20世紀70年代之前,物理學界一直認為物質的最小結構是由3種夸克組成,但是丁肇中卻不相信為什么只有3種,他通過試驗竟然真的找到了組成物質的第4種最小結構。丁肇中把這個新的粒子命名為J粒子。1976年,丁肇中也因此獲得了諾貝爾物理學獎,當時他只有40歲。美國總統福特給丁肇中發來賀電:基本知識的重大進展,能夠導致科學上的更進一步的突破,進而造福人類。

我通知瑞典皇家科學院,我要用中文致辭
在諾貝爾頒獎典禮上,丁肇中制造了一個驚人的舉動。按照慣例,諾貝爾獎獲得者要在頒獎儀式上發表獲獎答謝辭,一般來說,答謝辭要由獲獎者用本國語言發表。丁肇中翻閱了以往有關諾貝爾獎的材料,發現在眾多獲獎者答辭中沒有一份是用中文書寫的,于是,丁肇中通知瑞典皇家科學院,他要用中文致辭。對我來說終身制不終身制一點都不重要。世界上沒有不犯錯誤的人,更沒有不犯錯誤的科學家,丁肇中似乎是一個例外。丁肇中從1962年開始研究實驗物理,幾十年來,他的每一個實驗都對物理界有一個小小的推動,他沒有出現過錯誤的實驗,所以當他發起國際合作的時候,很多科學家聚集到了他的實驗中來,他開玩笑地說:“大家覺得跟著我風險較小”。

你應該找到自己的興趣所在
丁肇中之所以能吸引400多名科學家和1000多位工程技術人員,并組織他們從事一個龐大的實驗,不僅因為他在學術研究上具有開創性、奠基性的成就和威望,而且還因為他個人品格的魅力。丁肇中領導的一些實驗組,常常是一個“小聯合國”,研究組成員分別來自全世界的許多國家或地區,但他能把這些科學家組織得有條不紊,同心協力地工作。

他們不逼迫我學習,不逼迫我去考好試
丁肇中訪問山東大學期間,接待方為他安排了一項特殊活動——參觀山東大學著名校友丁關海的圖片展,而這個人正是丁肇中的父親。丁關海1934年畢業于當時的國立山東大學中文系,后到美國密執安大學學習土木工程,1948年定居臺灣,在臺灣大學土木工程系任教授。 丁肇中的母親王雋英當年也在美國留學,丁關海夫婦本想把孩子生在中國,但是王雋英的意外早產,卻使丁肇中出生在美國,成了美國公民。丁肇中出生兩個月后,父母帶他回到中國。那時國內正值抗戰爆發,丁肇中的童年是在顛沛流離中度過的,絲毫沒有顯示出日后能成為物理學家的跡象,相反他的學習成績很一般。

好的物理學家,在學校里考第一名的并不特別多

丁肇中丁肇中

1955年夏天,丁肇中在高中畢業的會考中,理科成績差不多得了滿分,文科也考得不錯,再加上他平時的成績和表現,學校決定保送他到臺南工學院,丁肇中謝絕了校方的美意,他相信自己有能力考上臺灣最高學府——臺灣大學。結果卻出人意料:由于文科成績扯了后腿,丁肇中非但沒有成為聯考榜上的“狀元郎”,也沒能考上他所向往的臺灣大學。聯考揭榜時,他接到的竟還是一份臺南工學院的錄取通知。這是丁肇中學生生涯中惟有的一次挫折。后來,他把這段日子稱為自己求學的“黑暗時期”。雖然沒有考上一流的大學讓丁肇中頗感沮喪,但是,他還是慢慢調整好了自己的心態。

親歷片段編輯本段回目錄

在1974年,丁肇中與美國科學家里希特各自獨立地發現了J/ψ粒子。為此,他們共同獲得了1976年諾貝爾物理學獎。在丁肇中所從事科學實驗研究工作中,有幾個他親歷并引以為自豪的精彩片段。

測量電子的半徑

第一個片段是發生在1966年,丁肇中重做了當時世界上最重要的一個實驗,那就是測量電子的半徑。丁肇中得到的實驗結果與理論物理學家推導出的理論相符合,因為早在1948年,理論物理學家根據量子電動力學的理論,得出電子是沒有的體積的結論。但是到了1964年,實驗物理學家經過實驗得到電子半徑為10—13厘米實驗結果。隨后,多個物理學家同樣得到電子半徑為10—13厘米實驗結果,即得出了實驗與理論不相符合的結論。1966年,丁肇中重做這個實驗,證明以前那些科學家做的實驗結果都錯了。后來丁肇中總結這個故事得出的體會是“做實驗物理,不要盲從專家的結論”。

J粒子家族被發現

第二個片段就是J粒子家族被發現的歷史。這個發現,被國際高能物理學界譽為物理發展史上的一個重要里程碑。1970年代初,物理學家們普遍認為,世界上只有三種夸克,用三種夸克的理論就能夠解釋世界上所有的現象。1974年,丁肇中提出了“尋找新粒子與新物質”的實驗方案,可惜未能被多數物理學家們重視。但他執著地求索,終于在實驗中發現了新粒子€梹椫柿課?.1 GeV的J粒子,它的壽命是通常粒子的1萬倍,并近而發現了J粒子家族。這一實驗結果證明了當時三種夸克的理論是錯誤的。丁肇中體會這段歷史總會說:“做基礎研究要有信心,你認為是正確的事,就要堅持去做;不要因為多數人的反對而不做,也不要去管其他人怎么看”。

膠子的發現

第三個片段是膠子的發現的實驗。在物理學中,理論上認為夸克之間的力是膠子傳遞的。如果膠子是存在的,那么在高能正負電子對撞的實驗中就會出現三個噴注的現象。如果膠子不存在,那么在高能正負電子對撞的實驗上就不會出現三個噴注的現象,只會有二個噴注現象。在實驗中,丁肇中果然發現了三個噴注的現象,這證明了膠子的存在。丁肇中根據這個“故事”告誡年輕科學家們,“做實驗物理要對意外的現象有充分的準備”。

西歐核子中心

第四個片段是在過去20年間丁肇中在西歐核子中心開展的富有成效的國際合作研究工作。這個國際合作組有19個國家的600多個科學家參加工作,其中三分之一來自美國,三分之一來自歐洲,三分之一來自俄羅斯及其他國家。這個國際合作實驗組取得了重要的研究進展,并且發表一大批學術論文,有75人獲得了博士學位。那么這個國際合作為什么會得到那么多的國家、那么多的科學家的支持呢?丁肇中后來在一次演講中講到:國際合作最主要的是選擇世界上最重要的、最有興趣的題目,引起科學家的興趣。沒有興趣,就沒有意義。

國際空間站

第五個片段是在國際空間站上尋找由反物質粒子組成的宇宙(AMS)的實驗。這一實驗,是經過大量、激烈競爭后在國際空間站上進行的唯一的實驗。反物質的存在,是1928年由英國物理學家P.Dirac推測出來的,1933年他因此獲得諾貝爾獎。假如宇宙是大爆炸來的,有物質,也有反物質。由反物質組成的宇宙到哪里去了?所有的粒子都有反粒子,有沒有由反物質組成的宇宙?丁肇中的AMS實驗就是要回答這些問題。如果反物質存在,它會在太空中發射出反氦或反碳等原子核,這些反原子核會穿過太空接近地球,我們應該能夠在太空中探測到。因此,這個實驗需要到外太空去測量帶電粒子,需要用測量磁場的方法來確定它們。這個實驗也是一個國際合作研究工作,它由15個國家的科學家共同參與,將在2006年11月用美國128號航天飛機將AMS實驗送到國際空間站,實驗為期3—5年。丁肇中為這個實驗付出了大量的心血,在實驗取得不斷進展的時候,他曾深有體會地說,對一個做實驗物理的人來說,要實現你的目標最重要的是要有好奇心,對自己做的事情要有信心,同時要去努力工作。 

暗物質

在日內瓦時間2013年4月3日下午五點,丁肇中首次公布其領導的阿爾法磁譜儀(AMS)項目18年的第一個實驗結果——已發現的40萬個正電子可能來自一個共同之源,即脈沖星或人們一直尋找的暗物質。

但是此次發布會丁肇中用語十分謹慎,如果成功,他帶領的團隊可能會獲得諾貝爾獎。

人物評價編輯本段回目錄

丁肇中的家國情懷

丁肇中雖然少小離開中國大陸,然而,他對自己的父母之邦卻有著極為深厚的感情,無論是在順利的時候,還是登上科學高峰時,他都沒有忘了自己的根。除了在獲得諾貝爾獎時那篇著名的演講中,他講過的那番寓意深情的話外,在各種場合,他都不時地流露出對祖國的深情厚意。他說過:“中國是一個具有悠久歷史和有過影響深遠的科學發現的國家。我相信隨著穩定,對科學事業的不斷鼓勵和支持,在未來的年代里,中國必將會對科學做出許多十分重大的貢獻。”

他常說:“中國人的才能、智慧,不在任何國家的人之下。中國人要對自己的民族、國家充滿信心。” 丁肇中因發現構成物質的第四種基本粒子——J粒子,獲得1976年諾貝爾物理學獎。頒獎儀式上,他用一口流利的漢語發表演講,使華夏語言第一次在諾貝爾頒獎大廳響起。 但這一愿望起初遭到美國官方反對,美國駐瑞典大使找到丁肇中說,你是美國出生的,不應用中文致辭,而且在場的大多數人聽不懂。丁肇中回答:“你管不著這個,我愿意用什么語言就用什么語言。在場的聽不懂沒關系,這是全球廣播,我希望占全球1/4的中國人聽到。”[3]

丁肇中的思維與交流方式極其獨特,初次與其交流會讓人覺得他思維混亂。但仔細聽來就會了解到,他的思維并非混亂,而是他想說的事情過于復雜以至于無法用語言合理表示出來。這點是想必聽過他講座的人都深有體會。

落葉歸根

科學是沒有國界的,而科學家總屬于他自己的祖國。”2005年6月18日,蜚聲中外的物理學大師丁肇中攜妻將子回到故鄉山東日照尋根祭祖,實現了一個海外游子多年的夙愿。

在故鄉濤雒鎮南門里,面對上千名久久迎候的父老鄉親,丁肇中難以掩飾激動的心情。種德堂西廂房是丁肇中父親丁觀海和母親王雋英曾經住過的屋子,參觀完西廂房,大家邀請丁肇中題字留念,丁肇中請妻子蘇姍先題。

蘇姍會意一笑,這位金發碧眼的美國女士坐到古色古香的八仙桌前,在白紙上用英文深情寫道:“今天對丁氏家族來說,是一個特殊的日子:樹高千尺,葉落歸根。蘇姍。2005年6月18日。”丁肇中從夫人手里接過筆,讓兒子克里斯托弗簽上自己的名字,最后,在題字下面,又一筆一劃地簽上了自己的名字:丁肇中。

丁氏家族是日照的名門望族,祖上屢出進士、舉人,書香濃郁。丁肇中的祖父丁履巽肄業于上海復旦大學,父親丁觀海早年就讀于山東大學,是一位土木工程學家。抗戰初期,幼小的丁肇中曾在故鄉度過無邪的童年。

跟隨父親回鄉的克里斯托弗·丁是丁肇中惟一的兒子,這位19歲、身材高大的小伙子正在父親母校——美國密歇根大學念二年級。爺爺丁觀海專為心愛的孫子起了一個中文名字:丁明童。老人還為丁肇中的另外兩個孩子分別起了中文名字,叫丁明美、丁明明。

丁明童對父輩家鄉的一切充滿了好奇。每到一處,丁肇中都不厭其煩地用英語向兒子解說。他告訴兒子:“美國人喜歡去歐洲,那是去找他們的祖先;而你來中國,也是找自己的祖先。”在丁肇中心里,他是多么渴望兒子和他一樣了解和熱愛自己的故國家鄉!

佇立在祖父丁履巽的墓前,丁肇中表情沉重的臉上有了一絲寬慰。回憶1985年,少小離家的丁肇中首次回到闊別40多年的家鄉探親。2002年6月14日,丁肇中在第二次回鄉祭掃祖墓后說:“真應該帶兒子回來,讓他看看,讓他知道他的根在這里。”如今,鬢毛已衰的丁肇中終于帶著兒子回來了。整理一下花圈上的挽聯,丁肇中牽著夫人蘇姍的手,凝視著兒子,緩緩地用英語說:“Your root is here.(你的根在這兒。)”黑色的墓碑上鐫刻著丁肇中親擬的碑文:懷念我的祖父,一位鼓勵家人為世界做貢獻的人。

短暫的故鄉之旅即將結束時,丁明童感慨地說:“這一次我回到了父親和爺爺的家鄉,參觀了故居,了解了幾代人在這兒生活的情景,這將是我一生中最難忘的經歷。”

妙論學問編輯本段回目錄

考試不求出頭 科研沒有第二

丁肇中:“愛祖國 愛科學 雙愛雙榮”丁肇中:“愛祖國 愛科學 雙愛雙榮”

“我所認識的二十世紀和二十一世紀拿諾貝爾獎的物理學家很多,其中很少是學校里面考第一名的。”丁肇中說。

然而這位華裔諾貝爾物理學獎得主卻不止一次地強調,自然科學的研究競爭性很強,只有第一。沒有人知道是誰第二個發現相對論的。

這就是丁肇中在北京召開的2006科協年會上告訴人們的他對“第一”的看法。

“我對念書特別沒興趣”

丁肇中沒有“考第一”的童年,大概會令那些望子成龍的家長失望。

丁肇中介紹,自己小時候在重慶長大,因為常常有日本飛機來“訪問”,所以沒有機會念書。當時,他“對念書也特別沒有興趣”,排名次的話他一般都是倒數幾名,可是他的母親是學兒童心理的,從來沒有責備過他。

“至少對我個人來說,我的父母親讓我自由發展,這對我很重要。”

他說:“考試是考人家已經做過的事情,科學的進展是要推翻別人做過的事情,會考試并不能代表以后會有特別的成就。”

因“J粒子”的發現,丁肇中在1976年成為繼楊振寧和李政道之后第三位獲得諾貝爾物理學獎的華人科學家。

科技工作者最重要的品質就是能和別人競爭

要做科學,一定要注意這輩子是否在全心全意做這個,丁肇中說:“要做科學,一定要有競爭的態度,趕在別人的前面。我不知道第二名是什么感覺。”

他舉例,如果花很多錢做一個實驗,假設另外一個組也花很多精力做同樣的實驗,前者先發現了,大家都知道實驗結果是前者的,沒有人知道第二個發現者是誰,所以一個科技工作者最重要的品質就是能和別人競爭。

基礎研究需要長期展望

中國有一句古話:“勞心者治人,勞力者治于人。”丁肇中認為,這種思想對于發展中國家的青年們有很大的害處,“由于這種思想,很多發展中國家的學生們都偏向于理論的研究,而避免實驗工作。”

丁肇中說:“從發現一個新現象到市場化需要20年到40年,對政治家和實業家來說,這樣一段時間常常是太長了。”但是,研究工作不會是一帆風順的,當深入到未知領域時,很難做出預言,錯誤是成功的一部分,因此基礎研究需要充分的自由空間和長期的展望。

他舉例說,上個世紀二十年代、三十年代的時候假如不做原子物理研究,就不可能有激光,不可能有超導,不可能有手機,不可能有網絡。

最新研究成果編輯本段回目錄

諾貝爾獎得主、美籍華人物理學家丁肇中2013年4月3日公布了其主持的阿爾法磁譜儀項目(AMS)首批研究成果。他當天對新華社記者表示,盡管這一成果具有突破性,但仍應保持冷靜。

暗物質和暗能量是現代天文學和物理學最大的謎團之一,它們是為了解決宇宙學觀測與理論上的矛盾而提出來的。AMS項目的首要目的就是尋找宇宙中的暗物質及其起源。

丁肇中3日晚間在位于瑞、法邊境的歐洲核子研究中心阿爾法磁譜儀項目辦公室告訴記者,目前AMS收集到40萬個正電子,遠遠超出人們的想象。此前包括美國費米望遠鏡等項目都曾觀察到過量正電子現象,但數據誤差很大,而AMS的誤差只有1%,“相當于肉眼和精密顯微鏡的區別。”

刊登在新一期《物理評論快報》的研究成果顯示,在5億至100億電子伏特區間內,正電子占正電子和電子總和的比例隨能量的增加而減小;在100億到2500億電子伏特的區間內,比例遞增;到2500億電子伏特之后,比例曲線基本變平。正電子比例能譜沒有隨時間改變,同時高能正電子不是來自空間某個特定的方向。

丁肇中解釋說,這些成果表明了:正電子比例隨著能量增加繼續上升;比例上升是很平衡的,沒有出現峰值;正電子來源沒有特定方向,“這三點都支持正電子來源于暗物質,可是沒有完全的證據。”

他指出,要確認正電子是由暗物質粒子碰撞、湮滅產生的,還需觀測到正電子比例上升到峰值后是否有驟降。如果觀察到驟降,說明來自暗物質對撞;如緩慢下降,則可能來自脈沖星。 丁肇中說,作為AMS這樣一個大型物理實驗項目的負責人,必須保持冷靜,因此對正電子的來源持開放態度,“最重要的是把數據準確地拿出來,不要有誤差,”他說,“千萬不能有偏見。

丁肇中說,可能還要花一段時間才能最終確定這些正電子“到底是怎么來的”。他說,目前收集到的數據是AMS預期收集數據的10%左右,這個項目還是“剛剛開始”,還有很多未知等待科學家們去探測。

參考資料
[1].  百度百科   http://baike.baidu.com/view/2543.htm
[2].  科學家捕捉到宇宙中暗物質存在的痕跡   http://www.sesofo.com/html/2013/ruanjian_0404/786.html
[3].  諾貝爾獎得主丁肇中公布阿爾法磁譜儀項目(AMS)首批研究成果   http://www.autodeskcn.com/thread-18142-1-1.html

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