编者按:他是诺贝尔物理学奖得主,在实验物理学研究中实现了一个又一个“不可能”。5月19日,著名物理学家丁肇中先生做客开云体育备用网址雁栖湖名家大讲堂,分享他所经历的现代物理与个人体会。现场座无虚席,听众热情高涨。“前浪”与“后浪”面对面,迸发出怎样的火花?风趣话语的背后,藏着怎样的人生哲理和创新之道?
5月19日一大早,国科大国际会议中心报告厅和分会场内外热闹非凡。小雨淅淅中,浓浓的“追星”热情涌动在雁栖湖校园中。
能如此点燃国科大学子热情的,是什么样的“明星”?
随着开场前接近2分钟的持续掌声,诺贝尔物理学奖得主、中国科学院外籍院士、国科大名誉教授丁肇中先生徐徐步入国科大雁栖湖名家大讲堂,与“填满”会场每个角落的学子们,促膝分享“我所经历的现代物理与我的体会”。讲座由国科大党委书记、校长李树深院士主持。
六个里程碑式的实验,串联起半个多世纪凝练出的科研心得,它们像粒粒珍珠,历经时光冲刷、困阻磨砺,熠熠生辉。
讲座现场
做“不听话”的“逆行者”
提到丁肇中,很多人都听过他“火箭发射”般的“天才”学术生涯:26岁拿博士学位,31岁任教授,38岁发现“J粒子”,40岁获诺贝尔奖……
事实上,丁肇中告诉在场的国科大学子,在自己事业画卷刚刚展开的28岁那年,他放弃在美国大学的前途,跑到德国新建的电子加速器(DESY),使用与当时专家完全不同的方法,重做了正负电子对实验。
埋首八个月后,实验证明:量子电动力学是正确的。
这一结果在1966年“Rochester”会议(现为ICHEP国际会议)上宣布。在这次会议上,他以“不听专家话”开始,却以结识诸多未来路上一直紧密合作的专家挚友完满收官。
这只是丁肇中“多数服从少数”科研勇闯之路的开始。
丁肇中
之后的70年代,丁肇中从事有关光子和重光子的一系列实验,依然是“无一看好”的状态:在理论物理学家眼中,高质量的重光子物理意义不大;在实验物理学家心中,没有人能完成如此困难的实验。
信心是自己给的。
英国《曼彻斯特报》曾称1974这一年为“丁肇中年”:重光子新物质的发现,似乎给“干旱”了好几年的物理学界降下了难得的春雨,一时间科学界生机勃勃起来。
在创新实验中实现“不可能”
“相当于北京正在下一场大雨,每秒有100亿滴雨,需要找到其中一个红色的雨滴。”十分应景的巧妙比喻里,丁肇中向学子们阐释了当年“从e+e-信号中找新的重光子”所需要的背景分辨率究竟有多高。
面对“此前所有关于重光子的实验均无确切结果”的“不毛之地”,丁肇中做出了“在更高能量的加速器上做一个最精密的探测器”的创新实验布局。
这张似乎只能用“更”和“最”形容的未知“图纸”,自然就约等于很多团队眼中的“不可能”,让丁肇中和团队在欧洲核子中心和费米实验室相继吃到闭门羹。后来,经过团队努力,这个蓝图才最终绘就在美国布鲁克海文国家实验室相关提案中。
讲座现场
“这里是粒子探测器,这里是磁铁……其实我这套实验设计原理都是从DESY的实验中发展而来……”丁肇中指着幻灯片上自己接近50年前设计的实验图纸,如同介绍自己珍藏多年的心爱宝物。
“对于物理实验者来说,设计精密的、多重测量的仪器是至关重要的。”这件事,丁肇中一直引领着国科大代代学子身体力行。
多年来,国科大多位岗位教师和研究生在丁肇中的带领下,深入参与阿尔法磁谱仪实验的数据分析工作。此外,还有欧洲核子中心大型强子对撞机LHCb实验、北京正负电子对撞机——北京谱仪III实验、高海拔宇宙线观测站实验、江门中微子实验、中国散裂中子源实验……这些高能物理大科学装置旁,始终忙碌着国科大师生的身影。
讲座现场
“这就是为什么我们要远离地面,在太空中探测的原因。”在回答2022级粒子物理与原子核物理专业硕士研究生杨玉明关于AMS探测反氦的问题时,丁肇中对国科大学子重申了利用“创新实验”抵达“不可能”的殷切期盼。
“我不敢多说”
继3天前在开云体育手机版官网入口高能物理所讲座后回答提问时幽默自嘲“我的建议儿女从来不听”之后,面对2022级辐射防护与环境保护专业硕士研究生徐娇的提问,丁肇中再次诙谐表示“我不敢多说”,引得全场师生的欢笑。
“目前在Higgs粒子之后,标准模型中的粒子已经全部被找到。那么从物理直觉上来看,您觉得这个大家庭中,会不会还能再找到新成员呢?”
丁肇中
认真听完学生抛出的问题,丁肇中表示,“我的想象是没有意义的。”他用几次重大科学发现仍未完全揭示更深层物理规律的科学史趣闻,娓娓道来自己多年来作为科学家的一份坚守和诚恳:“任何物理学家推测将来都是很危险的事情,所以我不敢多说……”
“宇宙是最广阔的实验室,而我们对宇宙的认识是很有限的。”谈到对宇宙认知的无限深入,谈到国际空间站上的阿尔法磁谱仪(AMS)直通2030年的发展规划,谈到倍受关注的对撞机发展未来,丁肇中谦卑诚恳的语气中又透露出难以掩藏的科学家“雄心”,字里行间,满怀对未来高能物理科技飞跃、对下一辈未来科研青年的信心和想象。“AMS所有的观测结果将带来对宇宙的全新认识,它也将不断扩展、颠覆我们对宇宙的认识。”
“他们有想象力,他们有发展新技术及领导国际合作的经验和能力。他们可以主持最前沿的实验物理,继续为人类知识做出重要贡献……”
报告停在最后一页幻灯片,在场学子几乎不约而同举起手机郑重定格,仿佛想要并肩“接住”老一辈递过的“接力棒”。
讲座现场
国科大向丁肇中(右二)颁赠人物素描肖像
2022级生物化学与分子生物学专业硕士研究生孟煜睿记得,自己在丁院士最后讲到“合作”时,不自觉地环顾了一下周围一同听讲的同窗们。“在这个飞速发展更需紧密合作的新时代,我们只有并肩协作,锐意进取,才能迸发出足够向前攀登的力量。”
“不管是不是这个专业,是否能听懂所有的专业语汇,与科学家面对面时,那种名家风采的感染最为珍贵。”看着会场内的火爆场面,材料科学与光电技术学院刘向峰教授倍感欣慰,“获得知识只是一方面,更重要的是能感悟到透过故事传递出的学术理想和人生规划。”
丁肇中先生分享的六点体会
一、不要盲从专家的结论。
二、对于物理实验者来说,设计精密的、多重测量的仪器是至关重要的。
三、做基础研究要对自己有信心,做你认为正确的事,自然科学的发展是多数服从少数,不要因为大多数人反对而改变你的兴趣。
四、对意料之外的现象要有充分的准备。
五、对于国际合作而言,要选科学上最重要的题目,引起参加国科学家的最大兴趣,同时,对贡献大的国家,要有优先的认可,并使之得到国际上的公认,才能得到参加国政府长期的优先支持。
六、每个受到反对的实验,都发展出了新的仪器,使实验成功。有很多优秀的中国科学家对实验做出了重要的贡献。
相关信息:
丁肇中先生于1959年获美国密歇根大学物理学学士和数学学士学位,1962年获密歇根大学物理学博士学位。现为中国科学院外籍院士、美国国家科学院院士、艺术和科学院院士、麻省理工学院讲座教授、阿尔法磁谱仪实验发言人。
丁先生长期从事高能物理实验,精确检验粒子物理标准模型的量子色动力学和电弱统一理论,寻找超出标准模型的新粒子和新的物理现象,取得了一系列重大成果。1965年,发现反氘(dāo)核。1974年,发现第4种夸克的束缚态——J粒子,并因此获1976年诺贝尔物理学奖。1979年,发现胶子,是另一项诺贝尔奖级别的重要工作。1989年,确定中微子种类的数目只有三代。1994年起,领导阿尔法磁谱仪实验,在空间寻找反物质和暗物质。
一直以来,丁先生非常关心中国科教事业的发展,热心培养中国高能物理科学人才,经常选拔中国青年学者去他所在的团队工作,也因此于1996年获得中华人民共和国国际科学技术合作奖。国科大核科学与技术学院院长、开云体育手机版官网入口高能物理研究所所长王贻芳院士,就曾于1984年通过招收考核后赴欧洲核子中心,参与丁先生领导的高能正负电子对撞机物理实验。2014年,丁先生接受国科大聘任,担任国科大名誉教授。
媒体报道:
【中新网】丁肇中勉励青年学子:不盲从专家结论 做认为正确的事
【中国科学报】丁肇中:见重要科学家,我通常会带着孩子一起
【光明日报】丁肇中:做基础研究要对自己有信心
【光明日报】“做基础研究要对自己有信心”——记丁肇中与国科大学子分享科研心得
【新京报】诺奖得主丁肇中做客国科大,勉励青年学子“做认为正确的事”