错失诺贝尔奖的中国物理学家

文/张轩中

2022年6月27日是著名物理学家赵忠尧院士诞辰120周年纪念日。当天,中国科学技术大学举行了“纪念赵忠尧先生诞辰120周年学术研讨会”。
赵忠尧1902年出生于浙江绍兴诸暨,年轻时在南京读大学(南京高等师范学校),毕业后担任国立东南大学物理系助教。后来,著名物理学家叶企孙北上筹备清华大学物理系,赵忠尧跟随叶先生一起前往北京,开始在清华大学工作。随后,赵忠尧选择自费出国留学,他来到美国加州理工学院,师从物理学家密立根教授进行物理研究。正是在美国加州理工学院求学期间,赵忠尧成为世界上第一个成功观测到反物质现象的科学家。而凭借这项科学成就,赵忠尧本来是可以获得诺贝尔物理学奖的。
在这次纪念活动中,著名物理学家、诺贝尔物理学奖获得者李政道先生委托其子李中清宣读了发言稿。李政道教授在发言稿中指出:“1929年,他(赵忠尧)在美国加州理工学院从事研究工作,观察到硬γ射线在铅中引起的一种特殊辐射,实际上这正是由正负电子湮没产生的γ射线,所发现的γ光子的能量恰好是电子的静止质量(0.5MeV)。赵老师的这一实验是对正电子质量最早的测量!从实验所测量的γ光子的能量证明了这是正负电子对的湮灭辐射,也是正电子存在的强有力的证明。这是人类在历史上第一次观测到直接由反物质产生和湮灭所造成的现象的物理实验。”
反物质是英国著名物理学家狄拉克的预言。所谓反物质,其实就是与正物质电荷相反但质量相等的基本粒子。赵忠尧是历史上第一个发现反物质相关物理现象的科学家,这一点是有历史公论的。
在这次纪念活动中,赵忠尧先生的学生代表、中国科学院理论物理所张肇西院士致辞。张肇西院士认为赵忠尧先生作为观测到反物质现象的第一人,却因为种种原因错失诺贝尔物理学奖。
关于这一点,诺贝尔物理学奖评审委员会主席埃克斯彭来访中国时,两次谈道:“诺贝尔物理学奖疏漏赵忠尧先生的历史功绩,是一件令人不安的、无法弥补的事情。”当然,关于发现反物质的诺贝尔物理学奖,后来被颁发给了赵忠尧在美国加州理工学院的同事。
除了发现反物质现象,赵忠尧在加速器与对撞机方面对中国物理学的发展有重要贡献,他甚至还曾经因为这件事被扣留在日本。
1946年,赵忠尧先生第二次赴美,一边学习加速器技术,一边为在我国建立加速器实验室做各种准备。1950年,他再次归国,途经日本横滨时被扣留,后历经千辛万苦才回到祖国怀抱。
回到祖国的赵先生,立刻投身于中国科学院近代物理研究所(今中国原子能科学研究院的前身)的创建工作,同时领导加速器的研制工作。
当时的中国一穷二白,百废待兴。赵忠尧利用从美国带回来的器材零部件,建成我国第一台70万电子伏的质子静电加速器。仅仅过了3年,他又主持研制成功250万电子伏的质子静电加速器。这两台加速器的研制成功,为后来中国的原子弹研发做出了巨大贡献。
在这次纪念活动中,诺贝尔物理学奖得主、华人物理学家丁肇中先生通过视频做了主题发言,他指出:“赵忠尧院士的发现——光可以变成正负电子对,启发我一系列的实验。”丁肇中先生详细介绍了现代粒子物理、正负电子对撞机以及粒子物理宇宙学的前沿发展,充分肯定和缅怀了赵忠尧先生在这些领域对科学进步以及中国物理事业的重要贡献。

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