王淦昌与“反西格马负超子”
王淦昌是我国杰出的物理学家,中国实验原子核物理、宇宙射线及基本粒子物理研究的主要奠基人。他研究发现了神秘的“反西格马负超子”,在国际上享有崇高的声誉。被誉为“中国原子弹之父”。
数学使他入了迷
王淦昌小时候生活很苦,四岁时,父亲就去世了。13岁那年,母亲又得了肺病,也相继离开人世。只有年迈的外婆照顾他,供他上学。1920年,王淦昌有机会跟着亲戚来到上海浦东中学读书。王淦昌上小学时,就对数学着迷。进了中学,数学成绩特别好,他最感兴趣的课仍是数学。在课外数学自学小组里,王淦昌是个活跃分子。初中一年级里就学完了大学一年级的微积分课程。1925年,他以优异的数学成绩考进了清华大学,成为清华大学第一届新生。
王淦昌进了清华,并没有考虑从小就喜欢的数学系,而是选择了物理系。因为当时的清华大学物理系,是由著名实验物理学家叶企孙教授主持的,所以,王淦昌毫不犹豫选择了物理系。
有一次,叶教授在课堂上提了一个有关“伯努力利方程”的难题,王淦昌很快给出了答案。叶教授很高兴,下课后,把王淦昌找去了,了解他的学习情况,并对他说:“以后有什么问题,可以随时来找我。”
老师的鼓励,使得王淦昌更加爱上了实验物理。
1929年6月,王淦昌大学毕业。老师舍不得这个人才离开,就把他留下来当助教,并且给了他一个研究题目:清华园周围氡气的强度及每天的变化。目的是要研究北京附近气象因素对大气放射性的影响。当时,这项研究在国内没有人做过。王淦昌在老师的指导下,查阅了大量资料,然后进行实验。每天从早晨9点到11点,重复着那一套繁琐、艰苦而又需要一定技巧的实验,要记录下当天的温度、大气压、风速、风向、云的性质与分布等大量数据。从1929年11月到1930年4月,王淦昌坚持下来了他得到了北京上空大气放射性与气象条件的相互关系的大量科学资料,写出了科学论文。
1950年4月,王淦昌到新成立的中国科学院近代物理研究所工作。1954年在云南落雪山建立了中国第一个高山宇宙线实验室,很快取得了一批研究成果,引起了国外同行的注意。1956年秋天,他作为中国的代表,到苏联杜布纳联合原子核研究所学习。
数学帮他找到粒子
1930年英国科学家狄拉克首先从理论上预言存在电子的反粒子——正电子。1932年美国物理学家安德逊,利用云雾室从宇宙线中发现正电子以后,实验物理学家一直在寻找各种粒子的反粒子。如果所有的粒子都有反粒子,这将证明微观世界中一个重要的规律——就是对称性——粒子与反粒子,正与反的对称。各种介子的反粒子已经确证了,摆在实验物理学家面前的一个挑战性课题,就是寻找反超子。
王淦昌果断地把寻找新奇粒子作为小组的主要研究课题。北京联合所的加速器是建成了,但是配套的设备如探测器、测量仪、计算机等都没有。一切都要从头做起。反超子的寿命很短,用能够显示粒子径迹的气泡室作为主要探测器比较理想。王淦昌和他的助手们,建起了丙烷气泡室,用π介子作为炮弹,在加速器上进行实验。
1959年3月9日,终于从4万对底片中,找到了一个产生“反西格马负超子”的例子,发现了超子的反粒子——反西格马负超子。这一发现,轰动了世界物理界,受到各国物理学家的赞扬。此项成果,王淦昌理所当然地荣获国家自然科学一等奖。
多大荣誉对王淦昌并不重要,他的理念是,热爱自己的祖国,就要使得她日益强大起来,不再受到别人的歧视。他身先士卒,他隐姓埋名,默默无闻地为这项神圣的事业奋斗了16年。
当时,核武器研究所没有试验场地,只能借用解放军的靶场。王淦昌一点没有大科学家的架子,和科技人员一起搅拌炸药,指导设计实验元件,指挥安装测试电缆、插雷管。一阵阵“轰”、“轰”的爆破声,震撼着古老的长城。一年中,他们做了上千个实验元件的爆轰实验。到1962年底,基本上掌握了获得内爆的重要数据和实验技术。
1963年春天,是中国历史上最困难的三年自然灾害时期,王淦昌不顾生活困难,条件艰苦,带头离开北京,到西北核武器研制基地去。在海拔3200米的青海高原,高寒缺氧,气压低,水烧不开,馒头蒸不熟,年轻人走路快了都喘气,年过半百的王淦昌仍坚持深入到车间、实验室和试验场地指导工作。
一次,王淦昌到广州开会,见到了陈毅副总理。豁达的陈毅副总理做了一个握紧拳头又猛然放开的手势,问王淦昌:“你那个东西什么时候响?”
王淦昌蛮有信心地答道:“再过一年。”
陈毅副总理高兴地说:“好,有了这个,我这个副总理腰杆就更硬了。”
1964年10月16日下午3时,茫茫戈壁滩上,升起了一个巨大的火球,接着是轰轰轰的爆炸声——中国第一颗原子弹爆炸成功!
“啊!······”人们叫着!跳着!抱着!忘情地欢呼着!
这时的王淦昌,却悄悄地擦擦泪,激动的泪!酸楚的泪!多少年的艰辛!多少年的期盼!······年过花甲的他思绪万千!感慨磅礴!
第一颗原子弹爆炸成功,过了两年8个月,1967年6月17日,中国第一颗氢弹爆炸成功了!使中国成为世界上从原子弹到氢弹发展最快的国家。
70年有科研生涯,王淦昌的心血,洒遍了中国核工业艰难曲折的路!洒遍了整个核基地!
1998年12月10日21时48分,这位著名核物理学家、中国核科学的奠基人,在北京与世长辞!他给世界留下的——是那永恒的反西格马负超子!
注:“反西格马负超子”——1958年秋,王淦昌研究小组开始了6.8GeV/c的π-介子与核作用的数据采集。1959年春又建立了8.3GeV/c的π-介子束,开始新的一轮数据采集。前后总共得到了近10万张气泡室照片,包括几十万个高能π-介子核反应的事例。1959年秋,从4万张照片中发现了第一张反西格马负超子(-)事例的图像照片,经过计算正与预期的一致,而且是一个十分完整的反超子。