原文標(biāo)題:“他們可以主持最前沿的實(shí)驗(yàn)物理研究”——丁肇中談與國(guó)內(nèi)科學(xué)家合作40年體會(huì)
特意花費(fèi)多日逐字逐句把英文幻燈片改成中文,一個(gè)多小時(shí)的報(bào)告堅(jiān)持用中文來(lái)講,而且拒絕了工作人員搬到身后的椅子。他說(shuō):“也許我該試著說(shuō)說(shuō)中文。”
11月7日,83歲的美籍物理學(xué)家、諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者丁肇中在中國(guó)科學(xué)院前沿科學(xué)國(guó)際戰(zhàn)略研討會(huì)上,回顧了40年來(lái)與中國(guó)科學(xué)家合作的物理學(xué)研究成果。
“中國(guó)有很多世界一流的實(shí)驗(yàn)物理科學(xué)家。他們有想象力、有發(fā)展新技術(shù)及領(lǐng)導(dǎo)國(guó)際合作的經(jīng)驗(yàn)和能力。他們可以主持最前沿的實(shí)驗(yàn)物理研究,繼續(xù)為人類知識(shí)作出重要貢獻(xiàn)?!倍≌刂姓劶八c中國(guó)科學(xué)家合作40年的體會(huì)時(shí)說(shuō)。
從膠子到電子和夸克
發(fā)現(xiàn)膠子,是丁肇中與中國(guó)科學(xué)家的第一項(xiàng)合作成果。丁肇中介紹,宇宙中存在引力、電弱力和強(qiáng)力,強(qiáng)力由膠子傳輸。
1977年8月,剛剛恢復(fù)工作的鄧小平建議,每年派10位科學(xué)家參加丁肇中團(tuán)隊(duì)的工作。當(dāng)時(shí),丁肇中正在位于德國(guó)的佩特拉(PETRA)正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)上開(kāi)展MARK-J實(shí)驗(yàn)。
1978年,第一批中國(guó)科學(xué)家由中科院高能物理所唐孝威研究員帶隊(duì)加入實(shí)驗(yàn)組?!皬哪菚r(shí)至今,許多中國(guó)科學(xué)家參加我的團(tuán)隊(duì),并作出了世界公認(rèn)的貢獻(xiàn)?!倍≌刂姓f(shuō)。
這次合作被稱為“中國(guó)科技界改革開(kāi)放具有里程碑意義的事件”。之后不久,丁肇中開(kāi)啟與中國(guó)科學(xué)家的第二次合作——?dú)W洲核子研究中心的L3實(shí)驗(yàn)。
自1982年至2003年開(kāi)展的L3實(shí)驗(yàn),目標(biāo)是尋找宇宙中最基本的粒子,并為這些問(wèn)題探求答案:有多少種電子?電子有多大?電子能不能再分成更小的粒子?有多少種夸克?夸克有多大?夸克能不能再分成更小的粒子?
“L3實(shí)驗(yàn)是由美國(guó)、蘇聯(lián)、中國(guó)、歐洲等19個(gè)國(guó)家和地區(qū)約600名科學(xué)家共同參加的大型國(guó)際合作實(shí)驗(yàn)?!倍≌刂姓f(shuō), L3實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了一系列新發(fā)現(xiàn),共發(fā)表300篇文章,有300人獲得博士學(xué)位。
談及中國(guó)科學(xué)家在L3實(shí)驗(yàn)中扮演的角色,丁肇中介紹,L3實(shí)驗(yàn)需要12噸鍺酸鉍晶體,但當(dāng)時(shí)這種晶體的全球年產(chǎn)量只有4公斤。中科院上海硅酸鹽所生產(chǎn)的鍺酸鉍晶體為這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)幫了大忙。此外,來(lái)自中科院高能物理所的陳和生、王貽芳等多位科研人員,對(duì)L3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析也作出重要貢獻(xiàn)。
在遙遠(yuǎn)太空研究宇宙線
運(yùn)行在國(guó)際空間站上的阿爾法磁譜儀(AMS),被美國(guó)媒體稱為“國(guó)際空間站皇冠上的明珠”,這是丁肇中與中國(guó)科學(xué)家合作的第3個(gè)實(shí)驗(yàn)。
丁肇中介紹,2011年5月,AMS搭載“奮進(jìn)”號(hào)升空,并被安裝在國(guó)際空間站上。AMS重達(dá)7.5噸,是唯一的空間大型磁譜儀。
“AMS是美國(guó)、中國(guó)、俄羅斯、芬蘭、法國(guó)、德國(guó)、意大利、瑞士等16個(gè)國(guó)家和地區(qū)在空間開(kāi)展的合作,有60個(gè)大學(xué)和研究所、600位科學(xué)家參與。”丁肇中說(shuō)。
8年來(lái),AMS收集了1470億個(gè)宇宙線數(shù)據(jù),能量高達(dá)萬(wàn)億電子伏。這一實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),所有的宇宙線實(shí)驗(yàn)結(jié)果都與現(xiàn)有理論不符合。
尤為重要的是,AMS實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn),高能正電子宇宙線主要來(lái)自于脈沖星或者暗物質(zhì)。目前高能時(shí)統(tǒng)計(jì)誤差較大,還不能確定暗物質(zhì)來(lái)源。
丁肇中介紹,在2028年國(guó)際空間站退役之前,AMS將持續(xù)收集宇宙線數(shù)據(jù)以降低誤差,屆時(shí)會(huì)確定正電子超出是否來(lái)自暗物質(zhì)。其間AMS還要解決另外一個(gè)基本問(wèn)題——認(rèn)識(shí)重質(zhì)量反物質(zhì)的起源。這些研究將會(huì)拓展甚至改變?nèi)祟悓?duì)宇宙的認(rèn)識(shí)。
“中國(guó)科學(xué)家對(duì)AMS制造、測(cè)試和數(shù)據(jù)分析作出了非常重要的貢獻(xiàn)?!倍≌刂性u(píng)價(jià)說(shuō)。據(jù)了解,AMS探測(cè)器的“核心”——永磁鐵就由中科院電工所、中科院高能物理所和中國(guó)運(yùn)載火箭研究院共同研制。
AMS的所有實(shí)驗(yàn)結(jié)果都發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》期刊上。2017年,第一篇AMS論文入選《物理評(píng)論快報(bào)》編輯推薦十年回顧紀(jì)念刊,同樣入選的還有第117號(hào)元素的發(fā)現(xiàn),人類首次探測(cè)到引力波等。丁肇中提到,來(lái)自中科院高能物理研究所李祖豪團(tuán)隊(duì)對(duì)這篇論文作出重要貢獻(xiàn)。