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恋上“蘑菇云”核事业先驱赵忠尧

2016-01-11王雅静

科学家 2015年8期
关键词:核物理蘑菇云加速器

王雅静

赵忠尧,这个名字或许对于很多人来说是陌生的。但是,对核物理研究史略知一二的人,恐怕不会不知道这位在中国乃至世界核物理研究史上举重若轻的开拓者。赵忠尧一生致力于核物理研究工作,他因为一朵盛开在太平洋比基尼岛的“蘑菇云”与核事业结缘并带领中国的核事业走向正轨。

不要人夸颜色好,只留清气满乾坤

赵忠尧从小在山清水秀的浙江诸暨长大,在南京东南大学化学系毕业后进入清华大学任教。作为叶企孙的得意门生,赵忠尧对于科研、教学都有着严谨认真的态度。在清华任教期间,赵忠尧深刻地认识到,要为祖国的科学事业做出贡献就必须到西方去掌握最前沿的的物理学专业知识。于是,他一边教课,一边和学生们一起学习德文、法文,将目光锁定在西方发达国家同类研究的进程上。但是,当时公费出国机会十分有限,于是,赵忠尧自筹经费赴美国加州理工学院深造,师从诺贝尔奖获得者密立根教授。

在美国的学习经历为赵忠尧打开了一扇通往物理学新世界的大门。赵忠尧在密立根的指派以《硬伽马射线通过物质时的吸收系数》为题展开研究。无论是密立根,还是赵忠尧自己,都没有意识到这个题目会把赵忠尧推到一个物理科学的伟大发现的门口。接到实验题目后,赵忠尧常常是上午上课,下午准备仪器,晚上则通宵取数据。实验持续了一年多,苦撑了无数个不眠夜之后的赵忠尧终于将论文写就交给了密立根。密立根看到实验结果后感到很吃惊,因为这与他的预期结果不相符,他甚至不太敢相信这一结果的正确性。密立根的质疑导致赵忠尧的实验结论没有获得及时发表。在密立根再三证实实验结论的可靠性之后,赵忠尧的论文才最终发表在美国的《国家科学院院报》上。当时,英、德两国有几位物理学家也在进行同一实验并同时发现了赵忠尧论文中所论述的现象,这进一步佐证了赵忠尧实验结论的正确性。

这项研究结果对赵忠尧而言,是一个崭新的开始。他在该实验的结果上进一步研究,并取得了新的重大发现。于是,赵忠尧撰写了第二篇论文《硬伽马射线的散射》,并于1930年10月发表在美国《物理评论》杂志上。密立根看到学生取得如此重要的研究成果,心中十分得意。后来,密立根在他1946年出版的专著《电子,质子,光子,中子,介子和宇宙线》中还多处引述了赵忠尧上述论文中的结果。

赵忠尧不仅是第一个观测到正反物质湮灭的人,也是物理学史上第一个发现反物质的物理学家。他的这些研究成果是正电子发现的前导,并获得了国际物理学界的高度评价。有人认为,该发现足以使赵忠尧获得诺贝尔奖,甚至当时瑞典皇家学会也曾郑重考虑过授予他诺贝尔奖。遗憾的是,当时有一位在德国工作的物理学家对赵忠尧的成果提出了疑问,虽然后来事实证明赵忠尧的结果是完全准确的,但这却影响了赵忠尧的成果被进一步确认。因此,这位物理学的大师最终还是与诺贝尔奖擦肩而过。

前诺贝尔物理学奖委员会主任爱克斯朋在1997年撰写的一篇文章中坦诚地写道:“书中有一处令人不安的遗漏,在谈到有关在重靶上高能(2.65兆伏)伽马射线的反常吸收和辐射这个研究成果时,书中没有提到中国的物理学家赵忠尧,尽管他是最早发现硬伽马射线反常吸收者之一,赵忠尧在世界物理学家心中是实实在在的诺贝尔奖得主!”。

尽管许多人为赵忠尧憾失诺贝尔奖而感到唏嘘,但赵忠尧对此却不以为然,正如一首诗中所说,“我家洗砚池边树,个个花开淡墨痕,不要人夸颜色好,只留清气满乾坤”。他全身心致力于学术研究,不曾为名誉利益所累。

这首描写浙江诸暨的诗其实也是赵忠尧生活状态的真实写照。

为有牺牲多壮志,敢叫日月换青天

1946年6月30日,赵忠尧作为中国代表观看美国在太平洋比基尼岛上试爆的一颗原子弹,站在距爆炸中心25公里处的“潘敏娜”号驱逐舰上,他百感交集。他清楚地知道十几年前在美国做的正电子湮灭实验中所观测到的正反物质的湮灭现象,为美国发展原子弹提供了坚实的科学基础。冉冉升起的蘑菇云令赵忠尧陷入深深的思考。他意识到要在这个强权世界上生存和“不挨打”,中国必须发展自己的核科学,而这是一个爱国科学家责无旁贷的使命。

在观看美国原子弹试爆之后,赵忠尧回到了自己美国的母校加州理工学院。他此行便是要进一步了解核爆炸核心技术——加速器。于是,他利用一切条件和人脉资源.对加速器的操作台和零部件进行了深入研究,并迅速掌握了加速器的设计和制造细节。在密立根的技术支持和我国物理学家萨本栋的物质支持下,赵忠尧辗转多个研究所采购零星器材。由于资金紧缺,赵忠尧决定将技术参数默背下来回国制造,而一些国内一时无法制造的精密部件,则在美国秘密定制,再想方设法托运回国。不久后,美国原子能委员会下令,“一切外籍人士必须离开核物理实验室”。赵忠尧只好到纽约等地的科研机构做“临时工”。为了进一步掌握相关技术,赵忠尧在美国的几个加速器及宇宙线实验室做义务工作,他的义务劳动也换得了一批器材,节约了购置设备的开支。制造和购买器材的工作前后花了整整两年时间。两年间的辛苦奔波并没有将赵忠尧打垮,反而给了他继续前进的动力。

带着自己辛苦购进的器材,他默默等待着回国的时机。新中国成立的消息让赵忠尧兴奋不已,他终于等到了回国效力的契机。但当时中美已不通航,大陆学者借道香港回国也受到重重阻挠。台湾当局和美国更是把赵忠尧作为争夺目标,千方百计阻止他回到祖国大陆。

美国政府为了扣留赵忠尧,不惜编造出各种谣言,仔细检查赵忠尧的每一件行李、每一张纸上的每一个字,甚至想从他儿子赵维志写给父亲的信中寻找到他们希望得到的“罪证”,可惜他们的阴谋都没有得逞。但那批花了几年心血定制的加速器部件与核物理实验器材辗转多家运输公司的举动被美国联邦调查局盯上了,他们不仅到运输公司开箱检查,还到加州理工学院去调查赵忠尧的一举一动。虽然加州理工学院回答调查的杜曼教授告诉他们这些器材与原子武器毫无关系,但联邦调查局仍然扣留了赵忠尧的部分器材。特别是被扣的四套完整的供核物理实验用的电子学线路,使赵忠尧备感痛心和悲愤。不仅因为这些线路正是国内急需的,更重要的是这些线路是麻省理工学院宇宙线实验室主任罗西专门派人为赵忠尧制造的。赵忠尧的回国路遭到外界的百般阻挠,甚至他一度被关进美国监狱,但最终美国政府在强大的国际舆论压力之下将他放行。

1950年,赵忠尧终于回到了祖国的怀抱并将带回来的器材和零部件全部交给了中科院物理研究所。就在这时,被美国海军次长认为“抵得上五个师”的钱学森也辗转回到了祖国。中国的核物理研究看到了希望的曙光。

赵忠尧用带回的器材和零件,主持建成了我国第一台70万电子伏的质子静电加速器,后又主持研制成功250万电子伏的质子静电加速器。这两项研究的成功,对我国的核事业发展具有举足轻重的作用。赵忠尧主持建设的核物理真验室详细引导并加入了核反应研究,为首创我国原子核科学事业做出主要奉献。

文化大革命时,赵忠尧的科研之路也是跌宕起伏。时局动荡的风波席卷全国,因滞留美国而被戴上“特务嫌疑”帽子的赵忠尧被关进牛棚。幸而文革结束后,赵忠尧得以摘下帽子继续接任高能物理研究所副所长并主管实验物理部的工作。几代人为之奋斗的目标——在中国建造高能加速器,也终于在此时被提上了议事日程。

春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干

在上世纪70年代,新的历史时期的核事业在中国发展的如火如茶。此时的赵忠尧年事已高,虽然已经过了身在一线忘我工作的年龄,但他仍然积极参加高能实验基地的建设以及有关的学术会议,依然在为我国的核物理事业尽自己的力量。他出任中国物理学会名誉理事和中国核学会名誉理事长,并且亲自带出了一批青年才俊继续投身核物理事业。科研事业的传承是以老一辈科学家作为源头进而开枝散叶的。在新一代的青年人钻研科研方面,赵忠尧的鼎力支持也是推动科技发展的动力。

1989年以来,一批新的科研成果陆续问世,在这些科研成果背后蕴含着包括赵忠尧在内的老一辈科学家一生的心血。而此时,奋战在科研一线的正是他们培养出来的新一代中青年科学家。可喜的是,科技越来越发达,做研究的硬件条件越来越好,而一批批卓越的青年才俊令科研工作的前景一片光明,但是,老一代科研人员的科研成果永远是科技前进的奠基石。

为了表彰赵忠尧对我国核物理研究的开拓性贡献,香港的何梁何利基金会于1995年向他颁发了“何梁何利基金科学与技术进步奖”。获奖后,赵忠尧当即决定将“何梁何利奖”的奖金全部捐赠出来并且设立“赵忠尧奖基金”,用以奖励清华大学、中国科技大学、东南大学、北京大学和云南大学物理系的优秀学生,激励他们为祖国的繁荣富强而更加勤奋学习。不知道是否由于赵忠尧早年的经历,他很愿意慷慨解囊去为拥有科研梦的年轻人搭助平台,使他们能够毫无后顾之忧的专心于科研事业。

赵忠尧为人正直忠厚,对待科研严谨认真,为国家的核物理事业奉献了一生。但是,赵忠尧作为中国核物理研究的开拓者之一,国人对他却所知甚少。在1998年,一向为人低调的赵忠尧辞别了人世,享年96岁。他的遗体告别仪式极其简单,媒体也并无太多报道。不过,历史终会记住,中国曾经有过这样一位杰出的物理学者,一位创造过如此辉煌业绩的核物理先驱,一位为我国的物理事业呕心沥血、奉献了一生的爱国者!

原子弹爆炸的时候会产生大量能量,周围的空气被迅速加热后冲到空中直至高空地带散开便形成了蘑菇云。赵忠尧的一生潜心研究核物理,人生轨迹也如蘑菇云一般。早年积蓄能量,专心于学习知识,就像在原子弹爆破之前一样伺机而动。等到时机成熟便一冲云霄,带领着当时中国的高精尖人才队伍迅速成长为科研力量的顶梁柱。老年时期培养青年人继续核物理的研究,将对待学术的严谨态度和对科研的执着传承开来,不断扩大核物理的影响力,培养青年人走上核物理研究的道路。

“蘑菇云”消逝之后,影响力是巨大的。赵忠尧所带来的影响力在中国核物理事业上就如同一朵“蘑菇云”的绽放一般不可估量。

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