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丁肇中夸克实验_一步之遥|读+

更新时间:2021-03-01 18:01

作者:周劼 资深媒体人,业余从事文史、艺术研究。

如果我能够,我要写下我的悔恨和悲哀,为科学,为自己。

读科学家的自传、回忆录,从轻松的笔调、随意的调侃中常常读出的是错过重大发现的悔恨和悲哀,幽默的“伤逝”大约是科学自传不同于其他自传的一大特色。

莱德曼的自传名字叫《上帝粒子:假如宇宙是答案,究竟什么是问题?》,从内容看,其实更应该叫《上帝玩笑:假如我看见,就不会最少三次错过诺贝尔奖》。莱德曼是粒子实验物理的大牛,1979~1989年任美国费米国家加速器实验室主任,并主持起草了超导超级对撞机建造计划,因“中微子束方法及通过发现μ中微子验证轻子的二重态结构”而荣获1988年诺贝尔物理学奖。这样的大咖,又手握重器,居世界实验物理的C位,让他自觉责任重大,自鞭自策,对于自己已发现的,常常嫌小,对于自己未发现的,常常嫌大,所以他的自传对于自己的“错误”“错过”津津乐道。

莱德曼一生最大的一次错过居然是“对面说不识,若隔山万重”。

1974年11月10日,正在做高辐射直线加速器实验的丁肇中小组发现了一种质量重、寿命长、以前理论从来未曾预言过的新粒子。丁肇中认定这种异常一定来自第四种夸克(现在命名粲夸克),这一发现推翻了世界只由三种夸克组成的理论,为人类认识微观世界开辟了一个新境界。丁肇中小组过去十年一直研究电磁流J(X),于是他就把这新发现的粒子命名为“J粒子”,而大写英文字母“J”和他的姓氏“丁”很像,于是也有人把这种粒子叫做“丁粒子”。史家评价说,“J粒子的发现震惊了整个粒子物理界,1974年的11月也被称为‘11月革命’,丁肇中永远改变了粒子物理学之路”。

本来以为无事可做的粒子物理领域突然一下热闹起来,莱德曼也急忙重复验证了丁肇中的实验,拿着能量曲线图,他突然有一种一个人在同一台心电仪上测了两次心电图的感觉,这个曲线和他1967年的一次实验曲线完全吻合,他拿着两张图细细比对,如五雷轰顶,一个声音在耳边回响,傻瓜,你7年前就看到J粒子啦。

同样的图,7年前莱德曼忽略了能量曲线上一个尖锐突出、代表波峰的讯号,只看到一大块平坦曲线、像一个人肩膀的讯号,而那一个小小的尖锐突起就是J粒子。

为什么莱德曼会错过?丁肇中的传记作者倒有一个解释:莱德曼早在1967年就做了和丁肇中类似的实验,却错过了J粒子的发现,究其原因,问题出在探测器上。莱德曼只强调了探测器的灵敏度,而忽视了它的分辨率。从常识看,这样做无可厚非,一般新粒子都具有很大的宽度,花费很高的代价去提高探测器的分辨率,如同杀鸡用牛刀。然而,J粒子偏偏是一个宽度极窄、异峰突起的“怪”粒子。莱德曼的探测器分辨它,好比戴了皮手套去摸一粒沙子一样,任凭你有多大的本领也无济于事。丁肇中恰恰不受传统约束,顶住各种反对和刁难,花大本钱去提高探测器的分辨本领,出奇制胜,取得了最后的成功。

J粒子是一个怪粒子,怪就怪在它的能量宽度极窄,找到它,丁肇中自己有个比喻,就像武汉下一场倾盆大雨,要从中辨认出唯一一个带颜色的雨点那样困难。丁肇中10年前就已经下定决心找到它,虽然不知道它的名字和形态,但他一开始就相信它一定存在。

10年实验,终于从上百亿个各种各样的粒子中找到了一个J粒子,丁肇中自嘲说,寻找新粒子的实验,成功的可能性极小,人人说我是傻子;当我找到J粒子时,人人又说我是天才——其实,傻子与天才之间只有一步之遥。这个一步之遥可不是仪器调适、改进的偶然,而是有准备无准备的必然。莱德曼看到一场暴雨,不愿湿身,转身离开;丁肇中冲进雨幕,载沉载浮,浑身湿透,赌上学术生涯,只为找到那一滴雨点。

科技史大量的事实证明,心理有准备更能直奔主题,一击中的。早而无准备,便起大早赶晚集,如莱德曼与J粒子的啼笑因缘。因为莱德曼错过得太有戏剧性和代表性,大家觉得应该立个碑纪念一下,便将所有的实验中看到的平坦曲线称之为“莱德曼肩”。

【编辑:付豪】

【来源:长江网】

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