丁先生的成功之道_丁肇中论文

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著名华裔物理学家、诺贝尔奖获得者丁肇中先生在2001年7月2日烟台二中“张敏之教学楼”落成剪彩时,给母校写来贺信。他在信中用四则简短的故事介绍了他的成功之道。

第一个故事:测量电子的大小

费曼、薛丁格、朝永正一郎等知名物理学家,在近代电磁理论中均认为电子是没有体积的。在1960年之前,所有的实验均与这个理论的预测相吻合。1964年由哈佛大学与麻省理工学院建造完成一个大型电子加速器,并由哈佛大学与康乃尔大学在这方面的专家设计建造了一个高灵敏度的实验,测量电子的大小。实验结果显示,电子是有体积的。1966年我在德国用不同的方法重作这个实验,结果我们发现电子的确没有可测量的大小,其半径小于10[-14]cm,与理论完全符合。也就是说近代电磁理论是正确的。这个故事得到第一个启示:切勿永远顺从专家的想法。

第二则故事:新夸克的发现

在70年代,所有已知的基本粒子均由三种夸克组成。我当时就怀疑,为什么只有三种夸克?

在当时,几乎每一个人都相信夸克只有三个,再加上这个实验的难度太大,使得世界上几乎所有的加速器实验室都拒绝接受这个实验。最后,美国纽约的布鲁克海文国家实验室终于允许我们进行这个实验。我们果然发现了一个全新的夸克,该夸克所组成的粒子呈现了意想不到的性质:

1.非常之重,比所有的已知粒子都重;

2.生命期很长,比已知的粒子长1000倍以上。

这些性质显示新的物质的存在(来自新的夸克)。而夸克只有三种的旧观念被证明是错的。今天我们已知最少有六种不同的夸克。

由于这项成果,我获得了1976年的诺贝尔奖。这里我们得到了第二个启示:对于你认为正确的事,应永远保持自己的信心坚持做下去。

第三则故事:胶子的发现

在现代物理的基本理论中,光子是原子间作用力的传递者,而胶子则是夸克之间作用力的传递者。1979年以麻省理工学院为主,由我率领的研究组利用在德国汉堡的正负电子对撞机进行实验。实验中发现一些特殊现象。我们发现有三个粒子族射(Jet)的事例。 这样的事例只能以胶子的存在来说明,这个发现并非此实验的原始目标,但由于我们的充分准备,并没有漏失这个意料之外的现象,因而证实了胶子的存在。所以我们又有了第三个启示:对预料之外的事件做好充分的准备。

第四则故事:寻找反物质与暗物质的实验(AMS实验)

根据宇宙是由大爆炸产生的理论,爆炸产生出对称的正物质和反物质,应该有一个反物质的宇宙同时存在。

如果有反物质存在,它必然会释放出反碳、反氦、反铅等等,它们会在大气层中被湮灭掉。因此,我们设计了一个探测器送入太空进行探测。由于反物质与物质的电性相反,我们可以探测粒子在磁场中的轨迹,根据其旋转方向,决定其电荷符号,进而分辨该粒子是正粒子还是反粒子。

AMS是我们根据以上考虑而设计的探测器。AMS(01)已于1998 年6月由美国发现号航天飞机带入太空进行了10天的太空飞行,采集了大量的数据。所发表的文章得到国际物理学界的高度评价。AMS(02 )将于2003年送到国际空间站进行3-5年的实验。

综上所述,我们现在面临的新问题是:如果宇宙开始于大爆炸,物质与反物质应该各占宇宙的一半,那么,反物质的宇宙在哪里?我的第四个启示,也是最重要的:常保持好奇心,对自己正在进行的工作感兴趣,并辛勤地工作,力求达到最终的目标。

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