他是物理学史上第一个发现反物质的科学家,同时也是我国核物理的鼻祖,在两弹一星的元勋中,有多位是他的学生(他的学生包括邓稼先、钱三强、朱光亚、彭桓武等后世闻名的大科学家);华人最早的诺奖得主李政道和杨振宁,都曾得到过他的教导。
他就是中国科学院院士、著名核物理学家赵忠尧,也是我国核物理研究以及其他诸多物理领域的开拓者,因为他的努力与奉献,极大推动了我国核武器及核工业的发展。
图|赵忠尧(中)
1902年6月27日,赵忠尧出生于浙江诸暨南门赵家,从小赵忠尧就营养不良,身体素质较差。虽然身体羸弱,但赵忠尧从小就知道刻苦学习,在学业上他的各门学科成绩都名列前茅。
1920年,18岁的赵忠尧考上了梦寐以求的学府——南京高等师范学院,赵忠尧非常珍惜学习的时光,在南高师学习的日子里,赵忠尧刻苦钻研物理学,为今后的发展打下了坚实的基础。
1924年,赵忠尧毕业后曾去浙江吴兴师范学校任教,半年后返回东南大学(1923年南京高等师范学校改建为东南大学),任物理助教并补修物理系课程。
1927年秋,赵忠尧赴美国留学,在加州理工学院师从罗伯特·安德鲁·密立根教授,密立根教授是著名的物理学家,他在1923年获得了诺贝尔物理学奖。
在名师的教导下,赵忠尧在物理学方面取得了快速的进步,在这期间,赵忠尧第一次发现了正电子,震惊了整个物理学界。
在美国留学期间,密立根教授给了赵忠尧一个“硬γ射线在物质中的吸收系数”的实验课题。赵忠尧经过一年多艰苦而又细致的实验,不仅完成了课题,而且在1929年底,赵忠尧竟然有了一个重大发现:硬γ射线的高能量光子束,在通过重金属铅时出现了“反常吸收”现象。此为正负电子对撞产生的最早实验证据。
他据此现象写成论文,以《硬γ射线吸收系数测量》为题,发表于1930年5月的《美国国家科学院院报》上。接着赵忠尧继续实验,通过实验,再次证实了正电子的存在,1930年10月,赵忠尧在美国《物理学评论》上发表了他的这一重要发现。
图|赵忠尧
在此解释一下,负电子属于正物质,即我们平时所称的物质:正电子则属于反物质。赵忠尧是人类物理学史上第一个发现反物质的科学家。他观测到的正、负电子湮灭辐射比后来安德逊看到的正电子径迹早两年。
赵忠尧的研究成果为研制正负电子对撞机提供了理论基础,同时也奠定了他在世界物理学界的地位。
发现正电子,这是物理学一次里程碑式的进步,但是1936年的诺贝尔物理学奖,却颁给了晚于赵忠尧两年发现正电子的美国物理学家,同时也是赵忠尧在美国留学时的同学卡尔·戴维·安德逊。
赵忠尧明明是第一个发现正电子的人,却连半个诺贝尔奖没有得到,消息一出物理学界一片哗然。
密立根教授,在闻听赵忠尧没有获得诺奖后,痛苦地说:"这是我最不愿意接受的事情"。
这是诺贝尔物理学奖历史上最大的不公平事件,直到64年后,这场不公的真相才得以被查清。
2000年,曾担任诺贝尔物理学奖委员会评审主任的瑞典科学院院士爱克斯朋,向李政道博士揭开了这个谜的谜底。
原来当年瑞典皇家学会曾经郑重考虑过授予赵忠尧诺贝尔奖,没想到当时有一位在德国工作的女学者,同时她也是位物理学家,在一篇文献中报告她的实验结果与赵忠尧的观察结论不同,并对赵的实验结果的正确性提出了质疑。
这件事在瑞典皇家学会内引起了争论,为慎重起见,他们决定放弃原来的意见,不授予赵忠尧诺贝尔奖,而把该奖项授予了赵忠尧的同学,晚于赵忠尧两年才发现正电子的安德逊。
几年后,多位物理学家终于证实,赵忠尧的实验和观察是完全准确的,而那位提出疑问的女物理学家是由于设备灵敏度不够,才造成了错误的观察,导致她的实验结果与赵忠尧的不同,并且混淆了视听,影响了科学界对赵忠尧成果的评价和认识。
虽然揭秘了真相,但也为时已晚,赵忠尧在1998年已离世。就这样,赵忠尧蒙受了巨大的冤屈,导致已经来到他身边的诺贝尔奖又擦肩而过,成为诺贝尔奖历史上的一大遗憾。
1929年赵忠尧在美国加州理工大学留学时与导师合影。前排右四正后方为赵忠尧
同时,爱克斯朋也承认这是一次重大疏漏,并肯定了赵忠尧在物理学界的地位,他说:
“这是一桩很令人不安的、没法再弥补的疏漏,赵忠尧先生在世界物理学家心中是实实在在的诺贝尔奖得主!
爱克斯朋也直言:“世界欠中国一个诺贝尔奖。”
而得到诺贝尔物理学奖的安德逊,在1983年出版的一本著作中也承认:当他的同学赵忠尧的实验结果出来的时候,他正在赵忠尧的隔壁办公室,当时他就意识到赵忠尧的实验结果已经表明存在着一种人们尚未知道的新物质,他的研究是受赵忠尧的启发才做的。
为此,李政道曾为自己的老师鸣不平,他说:
赵老师本来应该是第一个获诺贝尔物理学奖的中国人,只是由于当时别人的错误把赵老师的光荣埋没了。”
言语中可见李政道对赵忠尧没有获得诺奖,有多么惋惜。
赵忠尧的功绩也深深地印在了每一个物理学家的心里,直到多年后,后辈的物理学家依然记得赵忠尧在物理学的重大贡献。
1979年,丁肇中教授(中国科学院外籍院士、1976年诺贝尔物理学奖得主)在西德同步辐射中心佩特拉加速器落成典礼上,向与会的十多个国家上百名科学家介绍赵忠尧时,说:
“这位就是正负电子产生和湮灭的最早发现者:没有他的发现,就没有现在的正负电子对撞机。”
明明可以得到诺贝尔奖的荣誉,可惜却阴差阳错失之交臂,让无数人深感惋惜。
图|赵忠尧(中)
赵忠尧的另一个历史功绩就是以自己的一人之力,保住了全中国仅有的50毫克镭。
1931年,赵忠尧带着求知的目光进入了英国剑桥大学卡文迪许实验室,并结识了当时著名的物理学家卢瑟福。在卢瑟福的指导下,赵忠尧同时进行着多项研究,苦心钻研的他深深感动了卢瑟福,作为礼物,卢瑟福赠送给了他五十毫克的放射性实验镭。
镭是一种具有很强的放射性的元素,在化学元素周期表中位于第7周期,第IIA族,原子序数88,元素符号Ra,能不断放出大量的热量。
而且镭极其不容易提炼,当时的中国别说50毫克了,就连1毫克都没有,可见,这50毫克的镭有多么珍贵。
同年,赵忠尧学成回国,到清华大学担任物理系教授,赵忠尧深知国内需要镭做实验,便将这50毫克镭也带回国,他把这份珍贵的礼物存在清华大学实验室的保险柜里。
在清华大学期间,赵忠尧开设了中国首个核物理课程,主持建立了中国第一个核物理实验室。赵忠尧与他的老师叶企孙一起,还培养了一批后来为中国的原子能事业做出重要贡献的人才:包括王淦昌、彭桓武、钱三强、邓稼先、朱光亚、周光召、程开甲、唐孝威,这八位为中国两弹一星事业作出突出贡献的功勋科学家,都曾经受业于赵忠尧。
图|“两弹一星”科学家
正当赵忠尧将全部精力投入到国内物理学建设和研究中时,抗战爆发了,日本侵略者的炮火打破了宁静的课堂,以至于幅员辽阔的华夏却放不下一张安静的书桌。
随着形势日益危急,清华大学成为了极其危险的地方,在此情况下,北方各大高校紧急南下躲避战火。
在撤退前,赵忠尧马上想到了放在实验室保险柜的五十毫克放射镭,这是极其珍贵的物质,绝对不能让日本人抢去。
热门跟贴