赵忠尧：中国核物理事业的先驱者和奠基人

□ 吴跃农

24 年前，一位96 岁的老人平静离世，他叫赵忠尧。他是我国核物理事业的先驱者和奠基人，也是世界上第一个发现反物质的物理学家。如果不是诺贝尔奖评委会的失误，他本应是中国第一个获得诺贝尔奖的科学家。

与诺贝尔奖失之交臂

1902 年6 月，赵忠尧出生在山清水秀的浙江诸暨，1920 年考入南京高等师范学校，1924 年毕业后任东南大学助教。他工作踏实，肯钻研，深得物理学界前辈叶企孙的器重。1927 年，赵忠尧赴美国加州理工学院研究生部攻读博士学位，师从诺贝尔奖获得者密立根教授。

密立根教授最初给赵忠尧布置的博士论文题目是利用光学干涉仪做实验。但赵忠尧想学到更多的科学方法和技术，以便回国后能派上用场，于是向导师提出换一个难度大一些的题目。密立根虽然认为这个中国学生不一般，但他并未很快答应，而是过了一些日子后才让赵忠尧改做“硬伽马射线通过物质时的吸收系数”这个题目。师生二人谁都没有料到，这个题目会把赵忠尧推到一个伟大发现的门口。

当时，人们认为硬伽马射线通过物质时的吸收主要是由自由电子的康普顿散射所引起的，用于计算吸收系数的克莱因-仁科公式当时刚刚问世。密立根让赵忠尧通过实验来验证这一公式的正确性。赵忠尧通过实验却发现硬伽马射线只有在轻元素上的散射符合这个公式，而通过重元素时所测得的吸收系数比公式的结果大了约40%。

1930 年5 月，赵忠尧将这一发现发表在美国的《国家科学院院报》上。当时，英、德两国的几位物理学家也在进行着同一实验。他们几乎同时发现了硬伽马射线在重元素上的这种反常吸收。

这项结果对赵忠尧而言，是一个崭新的开始。吸收系数的测量结束后，赵忠尧进一步研究硬伽马射线与物质的相互作用机制，观测重元素对硬伽马射线的散射现象。通过实验，他发现伴随着硬伽马射线在重元素中的反常吸收，还存在一种特殊辐射。他不仅测得了这种特殊辐射的能量大约等于一个电子的质量，还测出它的角分布大致为各向同性。原来，当硬伽马射线通过重金属时，会产生成对的正反物质，反物质碰到正物质，两者迅速消失并演变成光子。这些记录表明人类历史上第一次观察到了正反物质的湮灭现象。赵忠尧把这个结果撰写成第二篇论文《硬伽马射线的散射》，于1930 年10 月发表在美国的《物理评论》杂志上。

赵忠尧的这些研究成果是正电子发现的前导，国际物理学界对此给予了高度评价，可以说，赵忠尧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了反物质的物理学家。这个发现足以使赵忠尧获得诺贝尔奖，当时瑞典皇家学会也曾郑重考虑过授予他诺贝尔奖。不幸的是，一位在德国工作的物理学家对赵忠尧的成果提出了疑问，为谨慎起见，评委会没有授予他诺贝尔奖。虽然后来事实证明赵忠尧的结果是完全准确的，这却影响了赵忠尧的成果被进一步确认。

1936 年，为表彰正电子的发现这一重要成就，瑞典皇家科学院把诺贝尔物理学奖授予了1932 年在云雾室中观测到正电子径迹的安德逊。对此，安德逊承认，他的研究是受赵忠尧的启发才做的。后来，曾任诺贝尔物理学奖评委主任的瑞典皇家学会爱克斯朋教授，在解密诺贝尔奖评选过程时就此事评论道，这是一个“很令人不安的、没法再弥补的疏漏”“赵忠尧在世界物理学家心中是实实在在的诺贝尔奖得主”！

奋战在黎明前夜

1931 年，赵忠尧学成回国后到清华大学担任物理系教授，并一度接任物理系主任。他开设了我国首个核物理课程，主持建立了我国第一个核物理实验室。当时，中国的核物理研究还是一片空白，赵忠尧却在极为简陋的条件下进行了一系列研究工作。他和物理系的同事一起，用盖革计数器进行伽马射线、人工放射性和中子物理等一系列前沿的、开创性的研究工作。1937 年，抗日战争全面爆发后，赵忠尧先后到云南大学、西南联大和中央大学任教，培养了一批后来为我国原子能事业做出重要贡献的人才：杨振宁、李政道、王淦昌、彭桓武、钱三强、邓稼先、朱光亚、周光召、程开甲、唐孝威……

1946 年夏，美国继在日本投下原子弹之后，又在太平洋的比基尼岛进行原子弹试验，并邀请反法西斯战争中的盟国中、苏、英、法派出观察员前去参观。赵忠尧作为科学家代表，被国民党中央研究院总干事萨本栋推荐前往。抵美后，赵忠尧登上“潘敏娜”号驱逐舰，在离比基尼岛20多公里的海面上观看了原子弹的爆炸过程。当其他国家的代表情不自禁地为核爆炸的威力惊呼时，赵忠尧却在沉思，中国什么时候才能释放出这样巨大的能量？

参观原子弹试爆结束后，赵忠尧并没有急于回国。他此次赴美前，受萨本栋的委托，尽可能多地了解美国在核物理方面的新进展，并设法购买核物理研究设备。为此，赵忠尧辗转于麻省理工学院、华盛顿卡内基地磁研究所等几个加速器、宇宙线实验室之间两年有余，一边采购器材，一边学习新技术。他曾访问回旋加速器的发明者劳伦斯，也曾拜访过静电加速器的发明人范德格拉夫。他还为几个实验室义务工作，以换取学习与咨询的机会。后来，美国原子能委员会下令清除其所管辖下的核物理实验室的外籍科学家，这给赵忠尧的工作带来了一系列的麻烦。到1948 年冬，他终于完成了购买核物理实验设备的任务。是时，赵忠尧得知此时国内战局急剧变化，人民解放军节节胜利，国民党政权眼看着就要土崩瓦解。他决定待共产党领导的新中国成立后再回国，直接参加和平建设。

冲破阻挠回到祖国

1949 年10 月1 日，中华人民共和国宣告成立。赵忠尧兴奋异常。当时，在美国的华裔科学家，许多人都在暗地里摩拳擦掌，相约回去为新中国效力。赵忠尧开始做回国的准备工作。当然，最重要的是要将他花了几年心血才得以采购的加速器部件与核物理实验器材安全运回国。他费尽周折，最终将这批器材装了大小30 多箱，用船托运回国。

1950 年春，就在赵忠尧准备返回祖国之际，中美之间的通航却中止了。过了几个月，他才拿到取道香港所必需的过境签证，于八月底登上了开往中国的海轮。正要起航时，美国联邦调查局的特工突然上船搜查。赵忠尧的几十箱东西遭到野蛮翻查，但对方没有发现什么，他被放行了。当时，同船的还有邓稼先、涂光炽、罗时钧、沈善炯、鲍立奎等100 多位留美学者。

然而，美国情报局还是回过了神儿，这位差一点获得诺贝尔物理学奖的中国学者可能掌握着核心机密！当轮船途经日本横滨时，美军武装人员气势汹汹地冲上船，将赵忠尧押进了美军在日本的巢鸭军事监狱。赵忠尧被以“莫须有”的罪名关进美军监狱的消息披露后，在国际上引起了轩然大波。周恩来总理为此发表了严正声明，强烈抗议美国所为。吴有训等189 名科学家也联合发出致美国政府的抗议书，世界科学组织也对美国的丑行“深表遗憾”。

迫于新中国和国际舆论的压力，美国当局不得不将关押了47 天之久的赵忠尧放出，移交台湾驻日代表机关监视。这期间，台湾当局曾派出代表对他威胁利诱，说只要他愿意回美国或去台湾，一切都好商量。可赵忠尧回国决心已定，丝毫没有理会这些纠缠。11 月底，经过了两个多月磨难的赵忠尧在祖国人民和国际科学界同行的声援下，终于踏上了祖国大陆的土地。

融进祖国壮丽的核事业之中

赵忠尧将带回来的器材和部件全部交给了中科院物理研究所。他用带回的器材和部件，主持建成了我国第一台70 万电子伏的质子静电加速器，1958 年又主持研制成功250 万电子伏的质子静电加速器。这两项研究的成功，对我国的核事业的发展具有举足轻重的作用。

20 世纪70 年代，面对严峻的国际形势，党中央决定狠抓高科技，加强国防建设。1973 年，高能物理研究所成立，赵忠尧担任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，终于被提上了议事日程。尽管赵忠尧年事已高，但他仍积极参加了高能实验基地的建设以及有关的学术会议，并带出了一批青年才俊。

为表彰他对我国核物理研究的开拓性贡献，1995 年，何梁何利基金会向赵忠尧颁发了“何梁何利基金科学与技术进步奖”。获奖后，赵忠尧把奖金全部捐赠出来，设立“赵忠尧奖基金”，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勤奋学习。

1998 年5 月28 日，赵忠尧以96 岁高龄辞别人世。在晚年回忆自己的一生时，赵忠尧曾说：“我对自己走过的道路重新进行了回顾与思考，唯一可以自慰的是，60 多年来，我一直在为祖国兢兢业业地工作，说老实话，做老实事，没有谋取私利，没有虚度光阴。”