丁肇中小傳
由于和里希特各自獨立發(fā)現(xiàn)一種新型的J/ψ粒子,而共同獲得1976年諾貝爾物理學獎金。
國外科學技術(shù)界評論說,丁肇中是最有實驗?zāi)芰,最善于觀察現(xiàn)象的實驗物理學家。美國《自然》雜志還評論說,丁肇中所從事的工作是溝通中美兩國科技交流的一座橋梁。
丁肇中是由于一次“意外的出生”而成為美國公民的。他的父母都是中國的大學教授,祖籍山東日照。1936年,他們從中國啟程去美國,對密執(zhí)安州立大學進行訪問。1月26日,就在這所學院里丁肇中降生了。他在回憶中說:“我的父母希望我出生在中國,可是我卻偏偏早產(chǎn)了。我出生兩個月后才回到中國!彼耐暾档诙问澜绱髴(zhàn)日本侵略中國的戰(zhàn)亂年代,所以他十二歲以前幾乎沒有受過什么正規(guī)教育。由于父母忙于工作,丁肇中是由外祖母撫養(yǎng)成人的。外祖母性格剛毅且果斷,她丈夫在第一次國內(nèi)革命戰(zhàn)爭中犧牲了,從那以后她回到學校當教師,把丁肇中的母親撫養(yǎng)成人。丁肇中在童年經(jīng)常聽到外祖母回憶那些艱難歲月里度過的窘迫生活,外祖母對丁肇中以后嚴謹刻苦治學,一絲不茍實驗,縝密組織研究和嚴格要求下屬等優(yōu)良作風產(chǎn)生了很大影響。
丁肇中先在大陸度過童年,十三歲去臺灣上學,那時他父親是國立臺灣大學的一名教授。二十歲時,他決定回到他的出生地美國密執(zhí)安大學繼續(xù)攻讀!澳菚r我英文懂得不多,對美國的生活一無所知。在國內(nèi)的時候在書上讀到許多美國學生是自己掙錢維持生活讀完大學的。我告訴父母也這樣做。當1956年9月6日到達美國底特律機場的時候,口袋里只有一百美元。在那時,有點錢好像已經(jīng)滿不錯了。我舉目無親,不免有幾分擔心。”那幾年,可以說是丁肇中一生中最艱難的歲月,一面頑強勤奮地學習,一面自己掙錢維持生活。后來因成績優(yōu)異獲得了獎學金。三年之后的1959年獲得物理學和數(shù)學兩個學士學位,1960年獲得碩士學位。接著在密執(zhí)安大學物理研究所當研究生,1962年獲物理學博士學位。
1963年,丁肇中以博士和福特基金會會員的身份,前往設(shè)在瑞士日內(nèi)瓦的歐洲核子研究中心工作,在柯可尼的指導(dǎo)下用質(zhì)子同步加速器進行研究。柯可尼對實驗工作的嚴格與耐心對丁肇中產(chǎn)生了直接的影響。在這段日子以及后來再到日內(nèi)瓦工作期間,丁肇中的典型生活情況是:一早起來在自取食堂里吃早飯,然后一整天留在實驗室里,直到夜里離開實驗室,驅(qū)車十分鐘回到他的公寓房間睡覺。每隔兩個星期,他坐飛機回到美國麻省萊克新頓自己的家里看望妻子凱·路易絲·庫恩和兩個女兒。1964年,丁肇中離開日內(nèi)瓦回到美國哥倫比亞大學執(zhí)教,直到1969年。在那里他和斯坦伯格、希瓦茲、吳健雄和李政道等在內(nèi)的第一流物理學家工作。這個時期,丁肇中發(fā)現(xiàn)了“抗氫同位素”,使他初露頭角。美國各大報刊都以顯著位置報道了這項發(fā)現(xiàn)。在哥倫比亞大學的這些年里,他開始對“電子和正電子對”的生成發(fā)生興趣。這時丁肇中又接受美國麻省理工學院之聘,主持該學院的布魯克海文實驗室,他負責的研究小組分別在美國布魯克海文實驗室、瑞士歐洲核子研究中心和德國漢堡電子回旋加速器實驗室三處進行類光子粒子的衰變探索,并且尋找衰變成電子對和μ介子對的新粒子。這一研究夜以繼日地整整進行了五年。
1971年,丁肇中帶領(lǐng)它的研究小組回到美國,開始在布魯克海文國家實驗室進行試驗。經(jīng)過將近三年的鍥而不舍的努力,終于在1974年8月第一次覺察到一種新粒子存在的跡象,其質(zhì)量約為質(zhì)子的三倍。由于丁肇中的小心謹慎,他們當時沒有公布這一發(fā)現(xiàn)。1974年11月10日,丁肇中到美國西海岸出席斯坦福大學的一次會議時,得知該校加速器實驗室的里希特小組也剛好獨立地發(fā)現(xiàn)了同一現(xiàn)象,并已將新粒子命名為ψ粒子,于是丁肇中立即通知他的助手發(fā)表他們的發(fā)現(xiàn),并將新粒子命名為J粒子。
J/ψ粒子的發(fā)現(xiàn),很快得到了全世界的承認。這一發(fā)現(xiàn)在物理學上的重大意義是:他提供了一個有力的證據(jù),證明存在著第四種夸克,即“粲”夸克。從夸克模型看,J/ψ粒子是由粲夸克和反粲夸克組成的強子。以前,人們認為所有已知強子都可由三種夸克:上夸克,下夸克,奇異夸克以及它們的反粒子以各種形式組成。丁肇中和里希特發(fā)現(xiàn)J/ψ粒子的卓越成就支持了當今的弱相互作用理論,他們兩人分獲1976年的諾貝爾物理學獎金。1979年,在德國漢堡,丁肇中領(lǐng)導(dǎo)他的小組又找到了膠子,這是量子色動力學理論的一種重要證明,為統(tǒng)一強相互作用奠定了基礎(chǔ)。
丁肇中已成為當代第一流的實驗物理學家。他主持的德國漢堡電子回旋加速器研究小組,首先接納了第一批中國科學院高能物理研究所的物理學家去西方工作。他每次到中國講課,聽眾都是數(shù)以千計。他大部分時間是在漢堡工作,同時又擔任美國麻省理工學院的物理學教授。他說:“在漢堡,我的生活就是工作,工作,再工作。對于我的小組,我盡量挑選那些也喜歡刻苦工作的人!彼怀闊,不喝酒,不玩,也不看小說。當丁肇中還沒有從事粒子物理學研究的時候,他偏愛科學史。他把法拉第看做是一個著名的歷史人物,敬佩法拉第取得的科學成就及其所走過的艱難曲折的道路,立志做第二個法拉第。