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光信息81 杨忠波
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1976年诺贝尔物理学奖获得者 丁肇中
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丁肇中(Samuel Chao Chung Ting )(1936年1月27日-),1936年出生,美国实验物理学家。汉族,祖籍山东省日照市涛雒,华裔美国人,祖籍山东省日照市,现任美国麻省理工学院教授,获得1976年诺贝尔物理学奖。曾发现一种新的基本粒子,并以和自己中文姓氏“丁”类似的英文字母“J”将那种新粒子命名为 “J粒子”。
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生平 1936年1月27日生于美国,3个月后随父母回中国。先后在重庆 南京和青岛上小学 。 1948年随父母去台湾,又在台中读了一年小学。
1949年丁肇中先考入台北成功中学,次年入台湾建国中学,接 受严格的教育,他的数学、物理和历史学习成绩优秀。 1955年建国中学高中部毕业,考入成功大学机械工程系。 1956年转到美国密歇根大学,在物理系和数学系学习。 1960年获硕士学位,1962年获物理学博士学位。 1963年,他获得福特基金会的奖学金,到瑞士日内瓦欧洲核子 研究中心(CERN)工作。 1964年起在美国哥伦比亚大学工作。 1965年成为纽约哥伦比亚大学讲师。 1967年起任麻省理工学院物理学系教授。
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奖项 1976年被授予诺贝尔物理奖,并被美国政府 授予洛仑兹奖 。 1977年获美国工程科学学会的埃林金奖章。
1988年被意大利政府授予特卡斯佩里科学家。 1988年获意大利陶尔米纳市的金豹优秀奖及 意大利布雷西亚市的科学金奖章。
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学术思想 丁肇中的学术思想的特点是,在科学研究中非常重视实验,他认为,物理学是在实验与理论紧密相互作用的基础上发展起来的,理论进展的基础在于理论能够解释现有的实验事实,并且还能够预言可以由实验证实的新现象。当物理学中一个实验结果与理论预言相矛盾时,就会发生物理学的革命,并且导致新理论的产生。他根据近四分之一世纪以来物理学的历史和他亲身的经验指出,许多重要实验,例如 K介子衰变中电荷共轭宇称与宇称复合对称性(CP)不守恒的发现,J粒子的发现,以及高温超导体的发现,开辟了物理学中新的研究领域,但这些实验发现都是预先在理论上并没有兴趣的情况下作出的。他强调,没有一个理论能够驳斥实验的结果,反之,如果一个理论与实验观察的事实不符合,那么这个理论就不能存在。他重视科学实验的观点,对科学工作者是很有教益的 。
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主要贡献 到目前为止,他在学术上的主要贡献有:(1)反氘核的发现;(2)25年来进行了一系列检验量子电动力学的实验,表明电子、μ子和τ子是半径小于10-16厘米的点粒子;(3)精确研究矢量介子的实验;(4)研究光生矢量介子,证实了光子与矢量介子的相似性;(5)J粒子的发现;(6)μ子对产生的研究;(7)胶子喷注的发现;(8)胶子物理的系统研究;(9)μ子电荷不对称性的精确测量,首次表明标准电弱模型的正确性;(10)在标准模型框架内,证实了宇宙中只存在三代中微子。
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J粒子的发现及其意义 1974年,他们发现了一个质量约为质子质量3倍(质量为3.1×109eV)的长寿命中性粒子。在公开发表这个发现时,丁肇中把这个新粒子取名为J粒子,“J”和“丁”字形相近,寓意这是中国人发现的粒子。与此同时,美国人B.里希特也发现了这种粒子,并取名为ψ粒子。后来(1975)人们就把这种粒子叫作J/ψ粒子。J/ψ粒子具有奇特的性质,其寿命值比预料值大5000倍;这表明它有新的内部结构,不能用当时已知的3种味的夸克来解释,而需要引进第四种夸克即粲夸克来解释。J/ψ粒子的发现大大推动了粒子物理学的发展。为此丁肇中和里希特共同获得1976年诺贝尔物理奖。
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丁肇中亲历的几个片段 1 测量电子的半径 第一个片段是发生在1966年,丁肇中重做 了当时世界上最重要的一个实验,那就是测量电子的半径。
2 J粒子家族被发现 第二个片段就是J粒子家族被发现的历史。这个发现,被国际高能物理学界誉为物理发展史上的一个重要里程碑。1970年代初,物理学家们普遍认为,世界上只有三种夸克,用三种夸克的理论就能够解释世界上所有的现象。1974年,丁肇中提出了“寻找新粒子与新物质”的实验方案,可惜未能被多数物理学家们重视。但他执著地求索,终于在实验中发现了新粒子——J粒子,它的寿命是通常粒子的1万倍,并近而发现了J粒子家族。这一实验结果证明了当时三种夸克的理论是错误的。丁肇中体会这段历史总会说:“做基础研究要有信心,你认为是正确的事,就要坚持去做;不要因为多数人的反对而不做,也不要去管其他人怎么看”。
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3 胶子的发现 第三个片段是胶子的发现的实验。在物理学中,理论上认为夸克之间的力是胶子传递的。如果胶子是存在的,那么在高能正负电子对撞的实验中就会出现三个喷注的现象。如果胶子不存在,那么在高能正负电子对撞的实验上就不会出现三个喷注的现象,只会有二个喷注现象。在实验中,丁肇中果然发现了三个喷注的现象,这证明了胶子的存在。丁肇中根据这个“故事”告诫年轻科学家们,“做实验物理要对意外的现象有充分的准备” 。 4 西欧核子中心 5 国际空间站 第五个片段是在国际空间站上寻找由反物质粒子组成的宇宙(AMS)的实验。这一实验,是经过大量、激烈竞争后在国际空间站上进行的唯一的实验。这个实验也是一个国际合作研究工作,它由15个国家的科学家共同参与,将在2006年11月用美国128号航天飞机将AMS实验送到国际空间站,实验为期3—5年。
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丁肇中的三个“不知道” 2004年11月7日,南航报告厅座无虚席,师生们在聆听诺贝尔物理学奖获得者、著名美籍华人丁肇中教授作报告,内容关于寻找太空中的反物质和暗物质。一个小时的精彩报告后,按照惯例,丁教授回答同学们的提问。 “您觉得人类在太空中能找到暗物质和反物质吗?” “不知道。” “您觉得您从事的科学实验有什么经济价值吗?” “您能不能谈谈物理学未来20年的发展方向?” 一问三不知!而且回答“不知道”时,表情自然诚恳,没有任何明知不说的矫揉造作。在场的所有同学都大感意外,短暂的沉默后开始有人窃窃私语起来。旋即,丁教授微笑着说,不知道的事情绝对不能去主观推断,而最尖端的科学很难靠判断来确定是怎么回事。简短而平实的几句话,赢得了全场热烈的掌声,经久不息。
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