假如宇宙是答案,那麼什麼是問題?

原子組成了分子,分子組成了源於海洋的萬物。然後就有了我們,在這裡為這個世界操碎了心!

——利昂·萊德曼

他曾是粒子物理學的領軍人物,領導著世界上最負盛名的物理實驗室之一;他曾因發現中微子而獲得1988年的諾貝爾物理學獎;他曾在科普書中用“上帝粒子”一詞來描述難以捉摸的希格斯玻色子;他就是利昂·萊德曼(Leon Lederman)。10月3日,這位有著豐富人生的物理學家因痴呆症併發症與世長辭,享年96歲。

假如宇宙是答案,那么什么是问题?

○ 2008年5月,利昂·萊德曼拍攝於費米實驗室外。| 圖片來源:Wikimedia Commons

1922年7月15日,利昂·萊德曼出生於美國曼哈頓,他的父母均是來自俄羅斯的猶太移民,在曼哈頓經營著一家洗衣店。利昂·萊德曼在布朗克斯一帶長大,1939年從詹姆斯·門羅高中畢業,1943年從紐約市立學院畢業。他本科攻讀的是化學學位,但那時他已發現自己被物理學深深吸引了。

到了1950年代,萊德曼迎來了人生中的第一個重大實驗突破。當時他還是一名年輕的物理學家,在哥倫比亞大學(Columbia University)的新型迴旋加速器中工作。1956年6月,楊振寧李政道發表了一篇革命性的論文,他們提出自然界中的一種基本對稱——宇稱在弱相互作用下可能並不守恆,並提議了若干可用來驗證這一假設的實驗。

我們常用機械鐘的例子來比喻宇稱:在一個機械鐘的鏡像中,齒輪的轉動方向是逆時針而非順時針的,而且鐘面的數字也是反過來的——但是它顯示的時間仍是正確的。換句話說,宇稱對稱說的是我們的世界與它的鏡像世界並沒有區別。

在聖誕節和新年假期期間,在美國國家標準局工作的吳建雄領導了一組物理學家進行了一系列的實驗。他們驚訝地發現,至少在鈷-60核的β衰變方面,宇稱確實遭到了破壞:自然似乎是個左撇子。當萊德曼聽說這個結果時,他正與同事在哥倫比亞大學附近的一家中餐館吃飯。在知道結果後,他很快通過一套不同的實驗驗證了他們的結果,得出了相同的結論。

到了1962年,當萊德曼在布魯克海文國家實驗室(Brookhaven National Laboratory)的加速器進行實驗時,再次大放異彩。萊德曼和他的兩位同事——Melvin SchwartzJack Steinberger——注意到,他們的中子束有時會產生一個μ子,而不是預期的電子,這證明了μ子中微子的存在。因此,自然界中至少有兩種中微子,而非一種。他們的工作幫助建立了粒子物理學

標準模型的框架。

他和Schwartz、Steinberger三人因中微子的研究而獲得了1988年的諾貝爾物理學獎。之後,物理學家很快就發現了第三種中微子——τ子中微子

假如宇宙是答案,那么什么是问题?

○ 1988年,萊德曼獲得諾貝爾獎,攝於費米實驗室。| 圖片來源:public domain

那是粒子物理學的黃金時代,物理學家在數十年時間裡不斷地發現新的粒子並將它們填補到標準模型中。萊德曼領導的費米實驗室團隊在1977年發現底夸克,第二年他成為實驗室的負責人。

在1981年的一個採訪中,萊德曼回憶起當發現一種新奇現象時的激動心情,他說:“最棒的發現似乎總是發生在凌晨時分,那時多數人都在沉睡,我不會受到任何的干擾,而我的思維也會變得最專注。”

“你好像獨自處於某個僻靜的地方,看著眾多從大量論文中浮現的數字從電腦中噴湧而出,你看了又看,突然發現有些數字與其他數字不一樣——一個尖峰出現在了數據之中!”

“你試著通過一些統計測試來尋找錯誤,但無論你做什麼,這個尖峰仍然存在——它是真實的。是你作出了什麼發現。世界上沒有什麼比這種感覺更美妙了。“

1995年,頂夸克在費米實驗室得以發現,標準模型因此而變得相當完善。但只有一種粒子仍未被發現,那就是

希格斯玻色子

假如宇宙是答案,那么什么是问题?

○ 標準模型。2012年,科學家最終找到了萊德曼夢寐以求的希格斯玻色子。| 圖片來源:Wikipedia

事實上,如果我們要想更深入的研究這些粒子,就必須要在更高的能量下將粒子進行對撞。在整個20世紀80年代,萊德曼都是超導超級對撞機(SSC)的狂熱推動者,若該超級對撞機能最終得以建成,將成為地球上最強大的對撞機。但是,1993年國會決定取消資金,他的夢想也隨之破滅了。

除了在科研上的貢獻,萊德曼也是一位非常出色的科普作家。1993年,他和Dick Teresi共同撰寫了一本關於尋找希格斯玻色子的科普書。起初,他將書名取為“該死的粒子”(Goddamned Particle),這是因為希格斯玻色子非常難以被探測到。但在出版社的強烈反對下,最終書名被取為《上帝粒子》。很快,“上帝粒子”便廣為流傳,但是這個名字遭到了物理學家們的一致反感,其中就包含了彼得·希格斯(提出希格斯玻色子的物理學家之一)本人。儘管如此,這本書依然是一本優秀的科普作品。

在一次採訪中,費米實驗室的理論物理學家Joseph D. Lykken說:“利昂擁有向大眾傳達從事科學研究的真正樂趣的能力,他不會用那些讓人生畏的花哨術語和數學方程。他用他那取之不盡、用之不竭的幽默和笑話,戳破了科學家們都是天才的幻想,把現代科學帶回到了大眾的世界。”

六年前,萊德曼被診斷出患有老年痴呆症。醫生建議他在更安靜的環境裡生活,於是他和妻子

艾倫·萊德曼搬到了愛達荷州提頓山谷的木房裡。他們拍賣了他的金制諾貝爾獎章來支付額外的醫療費用。當時,它的售價為76.5萬美元。根據艾倫的描述,萊德曼的晚年過的十分愜意,儘管後來,他對自己漫長而充實的一生的記憶越來越模糊。

http://news.fnal.gov/

https://www.nytimes.com/2018/10/03/science/leon-lederman-died-particle-accelerators.html

https://arstechnica.com/science/2018/10/nobel-laureate-and-former-fermilab-director-leon-lederman-dies-at-96/

假如宇宙是答案,那么什么是问题?

十大熱門文章

END


分享到:


相關文章: