今年9月15日是北京协和医院建院八十周年纪念日,著名物理学家、诺贝尔物理学奖获得者、美籍华人丁肇中教授应邀来协和讲学。在讲座中,丁肇中教授描述了自然科学中深奥的物理现象以及科学家们的探索过程。并谈到自己研究工作中的四点体会。
现代电磁理论认为电子半径为零。这一认识基于物理学家费曼·鲍温格等在1948年提出的量子电动力学,他在1963年因此获得了诺贝尔物理学奖。然而,仅仅一年之后,哈佛大学和康奈尔大学的专家同时指出电动力学理论的错误,认为电子的半径是在10-13至10-14 cm之间。到底孰对孰错?当时只是学生的丁肇中先生没有盲从专家的认识,而是从1965年开始,在德国汉堡的电子同步加速器实验室进行了长达7年的实验,结果用不同的实验方法发现:电子的半径确实小到不可以测量。
70年代,人们认为所有已知的基本粒子都是由三种夸克组成,三种夸克就够了,不需要第四种。认为这种理论已经可以解释当时所有的物理现象,但丁肇中先生坚持了自己的疑问:为什么只有三种,有没有第四、第五种?1972年至1974年间,他在美国布鲁海温国家实验室里通过交变量度同步加速器,终于成功地找到了新的夸克—J粒子。
丁肇中教授在做正负电子对撞的实验中,意外地发现了粒子有异常的喷柱现象。丁教授假设正负电子对撞产生一个夸克和一个反夸克,则会产生两个喷柱现象,但假设有胶子的存在,则会产生三个喷柱现象。结果实验中果然出现了三个喷柱现象,这一实验导致“胶子”在1979年被发现。
丁肇中教授一生都在不停地设问为什么,然后又用实验的方法去寻找合理的答案。无数个为什么源于他的好奇心和兴趣。
在大家认为宇宙由六种夸克和三种电子组成时,他又提出“为什么只有三种,电子还能不能分成更小的粒子,夸克能不能再分成更小的粒子?”
宇宙起源于大爆炸的理论揭示:宇宙中的物质和反物质的数量应该一样多。丁肇中教授等科学家推测:就像正负电荷要相互抵消一样,物质和反物质也会在大气中相互湮灭。既然物质存在于大气中,那么反物质就只能存在于大气层外的太空中……这些假设和推测,就构成了人类今天离开地球去太空建立外太空工作站的原因。
由于太空实验的难度和代价昂贵,所以科研工作者之间竞争异常激烈。由丁肇中教授主持的AMS实验是空间站上唯一一个物理实验。在他的科研生涯中,做出了许多从前被认为是绝对不可能的事情。