他被譽為“中國原子彈之父”,培養了諾貝爾獎學生

他被譽為“中國原子彈之父”,培養了諾貝爾獎學生

王淦昌,1907年5月28日出生。江蘇常熟人。兩彈一星元勳,中國實驗原子核物理、宇宙射線及基本粒子物理研究的主要奠基人和開拓者,被譽為“中國核武器之父”、“中國原子彈之父”。1929年畢業於清華大學物理系。1933年於德國柏林大學獲博士學位。1936年~1952年在浙江大學任教,先後任物理系教授、系主任,並培養了李政道、葉篤正、程開甲等一大批優秀的科學家。

1941年初秋,身在貴州湄潭的王淦昌,寫出了一篇短文:《關於探測中微子的建議》。在大多數論文動輒就是上萬字乃至數萬字的今天,這樣一篇短文可能無足輕重,甚至會被眾多刊物雜誌拒之門外。然而,在那個年代它卻發表在美國權威的物理學雜誌《物理評論》上,引起了實驗物理學界的極大重視。 20世紀30年代,粒子物理學家對原子核衰變時出現極小的能量和動量損失感到困惑不解。為了解釋這種現象,奧地利物理學家泡利(1945年諾貝爾物理學獎得主)提出了存在著一種尚未被發現的粒子――中微子的假設,但這一假設長期沒有得到實驗的驗證。那時候,幾乎所有從事核物理實驗的科學家,無不為泡利的假設所誘惑,像苦苦追求心目中的戀人一樣,試圖解開中微子神秘的面紗。然而,這種粒子是非常難以檢測到的,這一點連泡利本人都不否認。

王淦昌也一直在關注中微子檢測的進展。在他床頭總是放著幾本最新的物理學期刊,其中就有美國的《物理評論》。這一天,他翻開剛剛收到的一期雜誌,讀到哈爾彭有關探測中微子實驗的文章,根據他長期以來的積累,他一下子就抓住問題的要害,禁不住喊了起來:“不,不應該是這樣的!”就在那一刻,王淦昌的靈感如岩漿一樣噴薄而出,多年來的思考突然清晰起來,一個偉大的設想在胸中成熟。於是,《關於探測中微子的建議》橫空出世。 《關於探測中微子的建議》1941年10月13日寄往美國,《物理評論》以最快的速度,在1942年1月刊出。僅僅過了5個月,美國物理學家艾倫就在1942年6月的《物理評論》上發表了《一箇中微子存在實驗證據》的實驗報告。在報告的引言中,艾倫明確表示,他是按照王淦昌的論文所提出的建議完成這一實驗的。後來,由王淦昌首先提出,艾倫實驗室最先開展實驗的這一探測中微子的方法,就被物理學界稱為“王淦昌-艾倫實驗”。

艾倫實驗很快引起國際物理學界的注意,認為該實驗“也許還沒有一個完全確定性的方法檢測單箇中微子,但中微子是能夠將眾多已知事實關聯起來的唯一假說”,是尋找中微子的努力中“最接近決定性的”成果。物理學家們對中微子的探測是一個漫長的接力賽,艾倫並沒有能夠跑到終點,持最後一棒的是另外兩個美國人:萊因斯和考恩。 身在中國大西南的王淦昌,一直夢想著能由中國人探測到中微子的存在,他非常希望能將這項研究進行到底。為此,他先寄望於助教孫溈,孫溈離校後,又寄望於學生許良英,希望他能畢業後留下作為自己的助手。王淦昌對孫溈和許良英都說過,如果沿著他的思路做下去,就有可能最終找到中微子,而最終找到中微子的人,將獲得諾貝爾獎。遺憾的是,孫溈和許良英都沒有沿著王淦昌為他們設定的人生旅程走下去,他們走上了各自選擇的道路。

他被譽為“中國原子彈之父”,培養了諾貝爾獎學生

​ 1956年,在美國加州薩瓦河畔,萊因斯和考恩用強大的核反應堆做實驗,終於比較精確地獲得了中微子存在的確鑿證據。將近40年之後,F.萊因斯因在實驗中首先發現中微子的存在而獲得1995年的諾貝爾物理學獎。和萊因斯站在一起的,當然不會是王淦昌,也不是艾倫,甚至不是萊因斯的搭檔考恩。這時候,考恩已經去世,而諾貝爾獎是從來不會考慮已經離開人間的那些學者為人類所建立的功勳的。與萊因斯分享諾貝爾獎的是發現重輕子的另一位美國學者M.L.佩爾。現在的我們已經無法得知,假如當初孫溈或者許良英能夠聽從王淦昌的勸告,沉心於探測中微子的實驗研究,他們會不會在萊因斯和考恩之前獲得成功?也許會,憑藉王淦昌在實驗物理方面深厚的積累和敏銳的目光,憑藉他不斷噴湧而出的靈感,在已經找到正確的道路的情況下,完全有可能捷足先登;也許不會,也許會因為實驗條件的限制,使他們無法繼續走在探測中微子的最前沿。畢竟,實驗物理的重大發現,在很大程度上必須依賴先進的實驗設施,而不僅僅是理論和方法。

其實,探測中微子實驗還不是王淦昌第一次與諾貝爾獎失之交臂。早在1930年,當他還是柏林大學威廉皇帝化學研究所放射物理研究室的研究生時,年僅23歲的他,就有過一次擁抱諾貝爾獎的機會。 王淦昌在柏林大學時,每週一次的Seminar,Semi-nar是德國物理學界群英薈萃的討論會,在這裡能夠聽到許多大師深刻的見解和物理學最前沿的研究動向,王淦昌從這兒吸取了多少新思想新方法,自己也難以記清了。正是在兩次討論會上,王淦昌知道玻特和他的學生貝克做過一個實驗,用放射性釙放出的α粒子轟擊鈹核,發現了很強的貫穿輻射。他們將這種輻射解釋為γ輻射。而γ輻射與元素衰變的關係,王淦昌的導師邁特內早在1922年就做過實驗研究,對γ輻射的性質也作了一些探索。王淦昌的腦子裡突然閃出了火花,他對γ輻射能否具有那麼強的貫穿能力所需要的高能量表示懷疑。玻特在實驗中用的探測器是計數器,王淦昌想到的是,如果改用雲霧室作為探測器來重複玻特的實驗,也許就會弄清那種貫穿輻射的本性了。王淦昌為自己的想法興奮不已,他馬上向將這個設想告訴邁特內,建議用一個雲霧室著手研究玻特發現的這種貫穿射線,令他失望的是,一向以目光敏銳著稱的邁特內竟然沒有同意。那些日子,王淦昌的頭腦中一直縈繞著這個想法,他已經預感到,這個實驗做下去,可能會發現什麼。幾天之後,他再一次向邁特內提出,希望她准許自己借用師兄菲利普的實驗室進行實驗,但是邁特內還是沒有同意,她的理由是:“為什麼要重複別人的試驗呢?”

他被譽為“中國原子彈之父”,培養了諾貝爾獎學生

王淦昌的導師邁特內當年在國際物理學界也享有盛譽,這位猶太裔女科學家因在核物理領域的巨大成就,被愛因斯坦稱譽為“柏林大學的居里夫人”。邁特內曾經不止一次地讚賞王淦昌孜孜不倦的求索精神,讚賞他對實驗物理特殊的興趣和超乎常人的敏銳,然而,這一回她卻低估了這位年輕中國小夥子的創造力,讓一次千載難逢的機會從眼皮底下輕易地滑走了。兩年之後,英國物理學家查德威克受到居里夫婦一篇實驗報告的啟發,對γ射線重新實驗,經過幾天緊張的工作,證明這是一種質量和質子相近的中性粒子,後來稱其為中子。查德威克正是採用了王淦昌兩年前提出的實驗手段——用高壓電離室、計數器和雲霧室——來重複玻特的實驗,才證實了那種貫穿輻射的名為中子的中性粒子流,並計算出這種粒子的質量。幾天後,居里夫人公佈了他們用雲霧室再次進行的這項實驗的結果,成為查德威克成功實驗的佐證。1935年,查德威克因發現中子而獲得諾貝爾物理學獎。

他被譽為“中國原子彈之父”,培養了諾貝爾獎學生

王淦昌(右一)指導工作

幾年後,在歐洲大陸浪跡的王淦昌來到英國劍橋大學,他特意去拜訪了查德威克,這位如日中天的物理學家敞開實驗室的大門,立於階前迎候年輕的中國學者,他的第一句話是:“先生,我能為你做什麼事呢?” 當年,邁特內在得知查德威克發現中子之後,曾經沮喪地對王淦昌說:“這是運氣問題。”那時候王淦昌還很年輕,他還有機會。然而,當萊因斯獲獎的消息傳來時,當年走在探測中微子最前沿的王淦昌已經88歲高齡,他淡淡地說,榮譽應當歸於最後做出結果的科學家。至於他內心在想些什麼,我們就無法得知了。


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