1927 年,25 岁的赵忠尧凑齐了出国的费用——三年相继在东南大学和清华大学的任教工资和师友资助,再加上清华大学每月40美金的半费补助金,踏上了开往美国的邮轮,直奔美国加州理工学院。
当时谁也想不到,这个瘦弱的中国学者未来将带着足以改变国家科技命运的核物理火种带回战乱后的祖国。
在加州理工学院的实验室里,赵忠尧很快展现出惊人的实验天赋。1929 年,他在研究硬 γ 射线穿过铅块的吸收现象时,发现了一个违背常理的现象:当射线强度按理论计算应该持续衰减时,却在某一临界点突然出现回升。这个后来被称为 “反常吸收” 的发现,其实是人类首次观测到正负电子对的产生与湮灭。
当时的他或许还不知道,这项研究比安德森正式发现正电子早了两年,更不知道自己已站在诺贝尔奖的门槛前。1930 年,他的论文《硬伽马射线的散射》发表在《物理评论》上,文中谨慎地描述着实验现象,却因其他学者在重复该实验时得出的错误结果以及一篇著名论文中对赵忠尧论文发表时间的引述错误,令赵忠尧与诺奖擦肩而过。
赵忠尧(二排右二)
时任诺贝尔物理学奖委员会主任的爱克斯朋在时隔大半个世纪后回忆起来直言,诺贝尔奖没有颁发给赵忠尧是一个“引人生憾的重大疏漏”,“在世界物理学家心中,赵忠尧是实实在在的诺贝尔奖得主”。
不过当时的赵忠尧对此根本不暇顾及,因为就在1931年,“九一八” 事变的消息通过越洋电报传到剑桥大学。正在卡文迪许实验室与卢瑟福合作的赵忠尧,当即决定中断研究回国。
他带着从英国购置的少量实验器材,辗转回到北平,受聘于清华大学物理系。在清华园那间仅十几平方米的实验室里,他用镭源和自制的云雾室,搭建起中国第一个核物理实验平台。后来构成中国物理学界脊梁的钱三强、何泽慧、王大珩等大师都师从赵忠尧。
1937 年卢沟桥事变爆发后,赵忠尧带全家离开北京,南下到昆明,在清华、北大、南开三校共同成立的西南联大教学。这期间,为了养活一家老小,赵忠尧在教书之余还自制香皂出售。
在西南联大任教8年,抗战终于胜利,赵忠尧受邀前往重庆,到中央大学担任物理系主任。
紧接着就在1946年夏,国民党政府派代表团前往参观美国在太平洋比基尼岛进行的原子弹实验。而赵忠尧便是代表团中的一员。
赵忠尧参观比基尼岛核试验,登上美国“潘敏挪”号驱逐舰
时隔15年,赵忠尧第二次踏上美国的土地。而在参观比基尼岛核试验后,赵忠尧没有流连于美国的先进设施,而是将全部精力放在了加速器技术上。他知道,要让中国拥有自主的核物理研究能力,必须掌握这种能产生高能粒子的关键设备。于是经朋友介绍,赵忠尧来到麻省理工学院电机系静电加速器实验室。
而也就是在这里,他遇到了改变他科研计划的人——实验室主任约翰・乔治・特朗普,也就是后来美国前总统唐纳德・特朗普的亲叔叔。
约翰比赵忠尧小5岁,1907年出生于纽约一个商人家庭。他原本计划和哥哥弗雷德一起经营房地产,却在布鲁克林理工学院读书时迷上了电气工程,成为了家族中的一个“异类”。
约翰・乔治・特朗普
1933 年,他在麻省理工学院获得博士学位,师从静电加速器发明人范德格拉夫,毕业后留校主持高压物理研究。这个总是穿着工装外套的科学家,办公室里堆满了各种奇形怪状的线圈和真空管,墙上挂着他设计的百万伏 X 射线发生器图纸 —— 正是这种设备,让波士顿亨廷顿纪念医院的癌症患者生存率提高了40%。
约翰和赵忠尧在麻省理工相识,学术上的惺惺相惜很快让两人熟络起来。
当得知赵忠尧的祖国正急需科研设备,需采购加速器材料,但正能拿出5万美金时,约翰主动伸出援手,将实验室一台即将退役的70 万伏质子加速器进行折旧处理,以不到废品回收价的三分之一的价格给了赵忠尧。
之后,赵忠尧又通过义务劳动也换得了一批代制的电子学仪器和其他零星器材。此时,制造和购买器材的工作,前前后后已经花费了赵忠尧整整两年的时间。
1948年冬,赵忠尧原计划归国,但由于国内战局急剧变化,赵忠尧感到不如再等待一下,“回国参加和平建设”。
1949年,大局初定,赵忠尧准备启程归国。但就在这时,那批花了几年心血定制的大大小小30多箱加速器部件与核物理实验器材运回国却成了个棘手的问题,美国联邦调查局对这批器材百般阻挠,赵忠尧历经千幸万苦,和美国联邦调查局斗智斗勇,给了运输公司双倍的运输费用,舍弃了自己最宝贵的一批公开出版的物理书籍和期刊,又走了一遭日本的巢鸭监狱,期间,赵忠尧坚持除了中国大陆哪都不去,在新中国和国际科学界同行的声援下,才终于在1950年11月底带着器材成功回到祖国大陆。
也正是赵忠尧运回国的这批器材,在后来的岁月里发挥了重要作用,1955 年,利用这些带回来的部件和器材,我国第一台静电加速器在赵忠尧的主持下装配完成,为早期核物理研究提供了关键支撑。1964年,新中国第一颗原子弹爆炸成功,让中国人挺起脊梁!
而约翰,远在美国,战后继续深耕高压技术领域。1946 年,他与导师共同创办高压工程公司,推出的系列加速器被全球多所实验室采用。1952年晋升为麻省理工正教授后,开始研究辐射在民生领域的应用——用电子束处理污水,让污泥中的细菌存活率下降 99.7%;用射线照射粮食,延长保存期达半年以上。1974年获美国放射学院金质奖章。
1986年,我国原子能研究院从美国购买串列式静电加速器,也是约翰的公司供应的。
约翰・乔治・特朗普
1985年,约翰在波士顿去世。
1992年,赵忠尧在自己的论文选集中写过一段小传,曾提及约翰,回忆起两人在美国相识的经历,直言约翰“热心而又和气,十分支持我的工作,为我想了好多办法。他让我利用他们的资料,还介绍给我另一位专家,帮我解决问题;又将实验室里准备拆去的一台旧的大气型静电加速器转给我做试验用”。
1998年,赵忠尧在北京逝世,享年96岁。也是在他生前出版的论文选集中那篇小传最后,他回想自己一生,说了这样一番话:“(我这一生)经历过许多坎坷,唯一希望的就是祖国繁荣昌盛,科学发达。我们已经尽了自己的力量,但国家尚未摆脱贫穷与落后,尚需当今与后世无私的有为青年再接再厉,继续努力。”
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