杰出的高能物理学家王淦昌
王淦昌在贵州的山区里,条件虽然艰苦,仍坚持科学实验。当时实验室非常简陋,仪器设备却井井有条,没有电力供应,以一台靠汽车发动机带动的小发电机代替,没有探测器,自制云室也能得到一些有用的结果。无从获得新的放射源,手头仅有十几毫克的镭。就是在这样艰苦的情况下,王涂昌进行实验研究,五年中发表了九篇论文。其中值得特别提到的是有一篇建议用透明胶质块记录电离粒子的径迹,比鲍威尔(C.F.Powell)发明核乳胶技术还早3年。王淦昌和他的学生曾多次作过这方面的试验,可惜均因条件不足而失败。
王淦昌非常重视对学生的启发教育。在抗战时期那样困难的情况下做实验,明知条件不足,他还是带领学生做。他说:“不要以为物理学的研究工作只钻研纯理论和做实验两个方面,还有第三个方面,那就是归纳,分析和判断杂志上所发表的人家的实验方法、数据和结论。这种工作是给理论搭桥的,是推动实验工作前进的。现在是抗战期间,中国还很穷,还很糟糕,我们要钻研前沿问题缺乏必要的实验设备条件,只能做这种搭桥工作。这种工作在物理学界也很重要”。王淦昌不但注重实验,也很重视理论分析。他曾多次指导学生做理论物理学方面的研究,有一些是探索性的。他常说:“罗马不是一朝一夕建成的”。王淦昌特别注意启发学生的科学热情。诺贝尔物理奖获得者李政道是他的学生,至今李政道博士还记得有1943年刚进入浙大时,王淦昌和束星北与他作过的讨论,是他们激起了他对物理学的热情。著名哲学家范岱年回忆说:“1944年入学,一天上午,王淦昌先生就从湄潭徒步赶来,与十一名新生共坐在一间教室的几条破旧板凳亲切地交谈,他很带感情地说:“物理学是很美的科学,大至宇宙,小至基本粒子,都是她研究的对象。她寻求其中的规律,这是十分有趣味的,你们选择了一个很好的专业。”他的讲话鼓舞了大家献身物理学的决心。
四、杜布纳发现新粒子
1946年,王淦昌随浙大师生迁回杭州。次年,得资助赴美作粒子物理学研究,1949年回国,回国时自己没有带什么东西,却用节余的钱购买了许多科研的电子器材和一台直径30厘米的大云室,他以安装好这台云室来迎接解放。
1950年4月,王涂昌应钱三强之邀,到中国科学院近代物理所任研究员,后任副所长,负责日常工作。他不但忙于事务,参加制定长期规划,促进各项实验研究开展,还亲自主持宇宙线的研究工作。他以极大的精力推动我国物理学的基础研究,在很短的时间里在一些领域,特别是宇宙线研究方面赶上世界先进水平。1956-1960年,王淦昌代表我国到苏联杜布纳联合原子核研究所工作,在这里,他作出了一项最重要的贡献。杜布纳联合原子核研究所是一个以苏联为主的国际合作科研组织,有中、苏、朝、罗、波、捷等十几个国家参加。王淦昌先任高级研究员,后任副所长,领导一个有几十位科技人员组成的大集体。当时,联合原子核研究所正在建造10Gev质子同步稳相加速器,与此同时,欧美的大型加速器也正在建造或已经运行,一场科学竞赛摆在科学家面前,迫切需要选择最佳方案。王淦昌以敏锐的科学判断力,根据当时面临的各种前沿课题,结合联合原子核研究所高能加速能的特点,提出了两个研究方向。一是寻找新的粒子,其中包括各种超子的反粒子,二是系统地研究高能核作用下各种基本粒子产生的规律性。王淦昌亲自负责新粒了的研究工作。
研究课题开创之初,还有一项重要任务,这就是建立相应的探测器。王淦昌小组果断地选择气泡室作为主要的探测器,氢气泡室固然有效,但需等待过多时间,王淦昌和大家决定先自己动手做一台24升丙烷气泡室代替之。这样就争取到了时间,为了降低本底,王淦昌设计了巧妙的实验方案,利用高能π介子引起的核反应,这样可以把π介子引到离靶甚远的地方,无需复杂的电磁铁分离系统。
王淦昌研究组从1958年秋开始数据采集,前后总共得到近十万张气泡照片,其中有几十万个高能π介了核反应的事例。王淦昌在数据采集之初,就根据各种超子的特性,事先作好标准图形,以便以观察气泡照片时比较参考。王淦昌把握着研究课题进程中的每一个细节。
1959年3月9日,王淦昌小组从四万张照片中发现了第一张反西格马负超子事例的图象,经过计算正与预期相符。王淦昌小组这一发现在苏联和中国引起强烈反响,大家一致公认,王淦昌在整个工作中起了主导作风
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