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。
寻找宇宙中最基本的粒子(下)
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。
在下集中,丁教授为您讲述了他在20世纪经历的物理实验的第四个故事,寻找反物质的宇宙。丁教授为您讲述了他利用ALPHA(阿尔法)磁谱仪,研究外太空的反物质和暗物质的故事。根据磁谱仪显示的一系列现象,首次表明赤道上空400公里处存在一个围绕地球的质子环,质子环中向各个方向飞行的粒子强度相同,处于动态平衡状态,这些粒子都是高能宇宙线粒子与大气层三个特定区域碰撞产生的次级粒子,被地球磁场约束在这个‘环’中。让他感到意外的是,研究结果显示,赤道附近的正电子比负电子多1倍,而传统理论认为,宇宙是中性的,由数量相同的正电原子核和负电电子组成。太空中,氦原子核的成分应该是氦4占90%,氦3占10%。但这一实验发现,在赤道附近,有一个特别区域中只有氦3,这又是一个奇怪现象“事实表明,实验的发现和原定的目标往往不同,磁谱仪实验也不排除这种情况,因为我们毕竟站在科学的最前沿,无法预料究竟会发现什么。”丁肇中说,“这是人类第一次太空物理实验,今天看来意外的这些发现今后也许会觉得很正常。”
经过3年研究,原本是寻找反物质和暗物质的人类第一次太空物理实验—— 阿尔法磁谱仪实验已经取得了一些重要成果,并有意外发现。这些成果和发现,将有助于人类进一步探索宇宙中的最基本粒子,认识宇宙的起源。
丁教授的第四点体会就是要实现目标,最重要就是好奇心,对自己要做的事情,要感兴趣。
《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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