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2002年6月13日 寻找宇宙中最基本的粒子(上) (丁肇中) 


  主讲人简介

  丁肇中,中国科学技术大学名誉教授,中国科学院高能物理研究所学术委员会委员,美国科学院院土,实验物理学家。1936年1月27日出生于美国,3个月后随父母回到中国; 1956年到美国密西根大学,在物理系与数学系学习;1960年获硕士学位;1962年获博士学位,在瑞士欧洲核子中心工作一年;1964年起在美国哥伦比亚大学工作;1976年获得诺贝尔物理奖。他的研究方向是高能实验粒子物理学,包括量子电动力学、电弱统一理论、量子色动力学的研究。他领导的实验组先后在几个国际实验中心工作并取得了辉煌的成果。

  1965年起,丁肇中领导的实验组在联邦德国汉堡电子同步加速器上进行了关于量子电动力学和矢量介子的一系列出色的实验工作,其中包括光生矢量介子、矢量介子衰变的研究、矢量为主模型的实验检验、矢量介子光生相位的测量和矢量介子干涉参数的精密测量等等,推进了对矢量介子的认识。还在实验上证明了量子电动力学的正确性。

  1974年,他们利用美国布鲁克海文国家实验室的质子加速器发现了一个质量约为质子质量3倍的长寿命中性粒子。在公开发表这个发现时,丁肇中把这个新粒子取名为J粒子,“J”和丁的字形相近,寓意这是中国人发现的粒子。与此同时,美国人里希特也发现了这种粒子,并取名为ψ粒子。后来人们就把这种粒子叫作J/ψ粒子。J/ψ粒子具有奇特的性质,其寿命值比预料值大5000倍;这表明它有新的内部结构,不能用当时已知的 3种夸克来解释,需要引进第四种夸克来解释。J/ψ粒子的发现大大推动了粒子物理学的发展。为此丁肇中和里希特共同获得1976年诺贝尔物理学奖。

  1978年起,丁肇中领导一个包括中国在内的国际合作组——马克·杰组,在汉堡电子同步加速器中心,在佩特拉对撞机上进行了高能正负电子对撞的物理实验。

  1979年夏,发现了三喷注现象,为胶子的存在和量子色动力学提供了实验依据。此外这个组还进行了高能量下量子电动力学的实验检验及电磁作用与弱作用干涉效应的实验证明,后一工作为电弱统一理论提供了实验证据。

  1981年起,丁肇中组织和领导了一个国际合作组——L3组,准备在欧洲核子中心的高能正负电子对撞机 LEP上进行高能物理实验,寻找新粒子,特别是电弱理论预言的黑格斯粒子,并研究Z0及其他粒子物理新现象。

  1995年,他领导了12个国家参与的大型国际合作项目:阿尔法磁谱仪实验,在太空中寻找暗物质和反物质。中科院高能所和电工所、中国运载火箭技术研究院研制出磁谱仪上的核心部件——永磁体,成为人类送入太空的第一个大型磁铁。

  1998年6月2日至12日,磁谱仪由美国“发现号”航天飞机搭载成功进行首次飞行,收集了大量数据。

  寻找宇宙中的最基本粒子(上)

  2001年9月18日举行的中国科学院创新战略论坛上,至今工作在科学最前沿的诺贝尔奖得主,美籍华裔著名物理学家丁肇中做了题为《寻找宇宙中的最基本粒子》的报告中。《百家讲坛》栏目全程录制该报告全部内容,分上、下集播出。

  在上集中,丁教授重点讲述了他在20世纪所经历的物理实验的三个故事。

  第一个故事,测量电子半径。在此以前,1964年哈佛大学和康奈尔大学同时做了实验,证明量子电动力学是错误的,电子是有半径的;费曼、薛定谔和朝永松一郎接着的实验也证明电子是有半径的;而丁教授的实验的结果跟理论是完全符合的,理论是电子半径为零。由此总结出第一点体会,不要盲从专家的结论。

  第二个故事,关于新离子家族的发现。到20世纪70年代,所有的基本粒子,都可以归结为三种夸克,中子这三种不同夸克,质子这三种不同夸克,为什么只有三种夸克,为什么没有第四个,为什么没有第五个,有没有新的夸克,丁教授为了寻找新夸克,决定做一个高灵敏度的探测器,实验证明了新夸克的存在,同时发现J粒子,因此获得诺贝尔物理学奖。他的第二点体会,对能要做的事情,应该充满信心,做自己认为正确的事情。

  第三个故事,胶子的发现。此次,丁教授发现了三胶子喷注现象,证明了胶子的存在。他的第三点体会就是对意料之外的现象要有充分的准备。

  在本集中,丁教授还将与现场与会的专家、学者和大学生们展开对话,共同探讨物理世界的奥妙。

  《百家讲坛》为您奉献丁肇中教授的《寻找宇宙中最基本的粒子》,欢迎收看。

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