“他們可以主持最前沿的實驗物理研究”——丁肇中談與國內科學家合作40年體會

2019-11-08 00:51:06 來源: 科技日報 作者: 劉園園

科技日報記者 劉園園

特意花費多日逐字逐句把英文幻燈片改成中文,一個多小時的報告堅持用中文來講,而且拒絕了工作人員搬到身后的椅子。他說:“也許我該試著說說中文。”

11月7日,83歲的美籍物理學家、諾貝爾物理學獎獲得者丁肇中在中國科學院前沿科學國際戰略研討會上,回顧了40年來與中國科學家合作的物理學研究成果。

“中國有很多世界一流的實驗物理科學家。他們有想象力、有發展新技術及領導國際合作的經驗和能力。他們可以主持最前沿的實驗物理研究,繼續為人類知識作出重要貢獻。”丁肇中談及他與中國科學家合作40年的體會時說。

從膠子到電子和夸克

發現膠子,是丁肇中與中國科學家的第一項合作成果。丁肇中介紹,宇宙中存在引力、電弱力和強力,強力由膠子傳輸。

1977年8月,剛剛恢復工作的鄧小平建議,每年派10位科學家參加丁肇中團隊的工作。當時,丁肇中正在位于德國的佩特拉(PETRA)正負電子對撞機上開展MARK-J實驗。

1978年,第一批中國科學家由中科院高能物理所唐孝威研究員帶隊加入實驗組。“從那時至今,許多中國科學家參加我的團隊,并作出了世界公認的貢獻。”丁肇中說。

丁肇中介紹,1979年,美國《紐約時報》頭版報道了丁肇中團隊發現膠子的消息。其中特別提到:“27名中國科學家參加了這次試驗,在有關核粒子的國際合作研究項目史上,這是第一次,也是中國的一大貢獻。”

這次合作被稱為“中國科技界改革開放具有里程碑意義的事件”。之后不久,丁肇中開啟與中國科學家的第二次合作——歐洲核子研究中心的L3實驗。

自1982年至2003年開展的L3實驗,目標是尋找宇宙中最基本的粒子,并為這些問題探求答案:有多少種電子?電子有多大?電子能不能再分成更小的粒子?有多少種夸克?夸克有多大?夸克能不能再分成更小的粒子?

“L3實驗是由美國、蘇聯、中國、歐洲等19個國家和地區約600名科學家共同參加的大型國際合作實驗。”丁肇中說, L3實驗產生了一系列新發現,共發表300篇文章,有300人獲得博士學位。

談及中國科學家在L3實驗中扮演的角色,丁肇中介紹,L3實驗需要12噸鍺酸鉍晶體,但當時這種晶體的全球年產量只有4公斤。中科院上海硅酸鹽所生產的鍺酸鉍晶體為這項實驗幫了大忙。此外,來自中科院高能物理所的陳和生、王貽芳等多位科研人員,對L3實驗數據分析也作出重要貢獻。

在遙遠太空研究宇宙線

運行在國際空間站上的阿爾法磁譜儀(AMS),被美國媒體稱為“國際空間站皇冠上的明珠”,這是丁肇中與中國科學家合作的第3個實驗。

丁肇中介紹,2011年5月,AMS搭載“奮進號”升空,并被安裝在國際空間站上。AMS重達7.5噸,是唯一的空間大型磁譜儀。

“AMS是首次由美國、中國、俄羅斯、芬蘭、法國、德國、意大利、瑞士等16個國家和地區在空間的合作,有60個大學和研究所、600位科學家參與。”丁肇中說。

8年來,AMS收集了1470億個宇宙線數據,能量高達萬億電子伏。這一實驗發現,所有的宇宙線實驗結果都與現有理論不符合。

尤為重要的是,AMS實驗還發現,高能正電子宇宙線主要來自于脈沖星或者暗物質。目前高能時統誤差較大,還不能確定暗物質來源。

丁肇中介紹,在2028年國際空間站退役之前,AMS將持續收集宇宙線數據降低誤差,屆時會確定正電子超出是否來自暗物質。期間AMS還要解決另外一個基本問題——認識重質量反物質的起源。這些研究將會拓展甚至改變人類對宇宙的認識。

“中國科學家對AMS制造、測試和數據分析作出非常重要的貢獻。”丁肇中評價說。據了解,AMS探測器的“核心”——永磁鐵就由中科院電工所、中科院高能物理所和中國運載火箭研究院共同研制。

AMS的所有實驗結果都發表在《物理評論快報》期刊上。2017年,第一篇AMS論文入選《物理評論快報》編輯推薦十年回顧紀念刊,同樣入選的還有第117號元素的發現,人類首次探測到引力波等。丁肇中提到,來自中科院高能物理研究所李祖豪團隊對這篇論文作出重要貢獻。

“過去40年,有很多優秀的中國科學家和我合作,他們對實驗作出重要的貢獻。每個實驗,都自己發展新的儀器,使實驗成功;實驗的結果,改變了對宇宙的認知。”丁肇中總結說。

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責任編輯:馬樹懷
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