青年王淦昌兩次錯(cuò)過諾獎(jiǎng)

錯(cuò)過發(fā)現(xiàn)中子

1930年秋天，柏林迎來了一位風(fēng)華正茂、才華橫溢的中國青年——王淦昌。

王淦昌到柏林大學(xué)后，迎接他的是一位杰出的導(dǎo)師——著名的女物理學(xué)家、柏林大學(xué)第一位女教授邁特納。愛因斯坦評價(jià)她是“天賦高于居里夫人的‘我們的居里夫人’”。王淦昌是她唯一的中國留學(xué)生。

當(dāng)時(shí)，德國物理學(xué)家玻特與他的學(xué)生貝克在用釙所放出的α（阿爾法）粒子轟擊輕元素硼和鈹?shù)膶?shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)有一種穿透能力極強(qiáng)的貫穿輻射放出來，這射線能穿透10厘米厚的鉛板而自身的強(qiáng)度卻減弱得很少。玻特師生倆認(rèn)為這可能是一種波長極短的電磁波——γ（伽馬）射線。自從發(fā)現(xiàn)質(zhì)子后，科學(xué)家們紛紛開始向剖析質(zhì)子組成的方向研究，以爭取新的發(fā)現(xiàn)。著名的居里夫婦用他們強(qiáng)大的α射線源研究玻特首先發(fā)現(xiàn)的奇異射線，用電離室測量射線的強(qiáng)度，以石蠟做屏蔽層，放置在鈹源與測量裝置之間進(jìn)行觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的數(shù)字大大增加。但遺憾的是居里夫婦沒有考慮輻射能量極大的現(xiàn)象包含著另一種新的特殊物質(zhì)，簡單地解釋為那只是γ的輻射效應(yīng)。就在居里夫婦把一項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)束之高閣時(shí)，王淦昌則特別地關(guān)注著玻特師生倆的那根神秘的射線以及他們沒有能解釋得清楚的未知結(jié)果……

“最近我聽了科斯特斯教授關(guān)于玻特先生的有關(guān)γ輻射具有那么強(qiáng)大的穿透力的介紹。我非常懷疑……”王淦昌大膽向?qū)熽愂龅?，“我以為?shí)驗(yàn)用的是電離探測器，那樣不會(huì)有什么奇跡出現(xiàn)，如果改用云室作探測器，然后對玻特教授的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行不斷地重復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果可能大不一樣。”

“不可能，這將是個(gè)永遠(yuǎn)徒勞的實(shí)驗(yàn)?！?/p>

王淦昌認(rèn)定玻特的實(shí)驗(yàn)壞就壞在探測器是計(jì)數(shù)器上，如果改用云室做實(shí)驗(yàn)，定會(huì)弄清那種硬輻射的性質(zhì)的。“我還是想著云室可能解決玻特教授未解釋清楚的問題，所以能否請?jiān)试S我借用一下我的師兄菲利普先生的云室對玻特教授的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行重新研究？”

“我們還有很多課題需要研究，玻特先生的事還是讓別人去完成吧?！眱纱谓ㄗh都遭到邁特納的拒絕，使王淦昌無法再就自己認(rèn)定的預(yù)見得以在實(shí)驗(yàn)中加以證實(shí)。

一個(gè)多月后，劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的查德威克，像王淦昌設(shè)想的利用云室，采用線性放大器對質(zhì)子所產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行一個(gè)一個(gè)的測量，并將其與電子所產(chǎn)生的脈沖分開，結(jié)果發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的數(shù)量奇多。查德威克認(rèn)為，從鈹源放射出的是一種新的物質(zhì)組成的輻射。于是他連續(xù)奮戰(zhàn)數(shù)日，終于證實(shí)了這種粒子是一種質(zhì)量與質(zhì)子相近的中性粒子，即被后人稱為的“中子”。查德威克同時(shí)還認(rèn)為，這種粒子是原子核的主要組成部分。

中子的發(fā)現(xiàn)，轟動(dòng)了世界。那些更企盼搞清原子核構(gòu)成的政治家們早已等不及了。因?yàn)檫@太重要了，它緊接著就可以制造后來證明確實(shí)可以征服全人類的原子彈！1935年，查德威克因發(fā)現(xiàn)中子而獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)。

探測中微子的遺憾

1933年底，王淦昌完成畢業(yè)論文，拿到博士學(xué)位后，他于次年4月回到了祖國。

1936年暑假，王淦昌來到了浙江大學(xué)物理系。那年王淦昌尚不到而立之年，卻已成為浙江大學(xué)最年輕的教授。在浙江大學(xué)，王淦昌整整工作了14年。在這期間，他用自己的才能直接培養(yǎng)和影響了一大批包括后來獲得諾貝爾獎(jiǎng)的李政道在內(nèi)的杰出物理學(xué)家。

王淦昌在教學(xué)的同時(shí)不停地利用一切可能的條件搞實(shí)驗(yàn)，俘獲世界物理學(xué)界人人都想獲得的“金色小子”——中微子。然而日本帝國主義的炸彈與封鎖使王淦昌無法把自己俘獲中微子的方法得以實(shí)驗(yàn)成功。為此，他不得不把他的方法寫成論文投給了國內(nèi)的《中國物理學(xué)報(bào)》。由于戰(zhàn)爭，這家雜志根本沒有經(jīng)費(fèi)印刷。1941年10月，王淦昌只好將此論文寄到美國的《物理評論》雜志上發(fā)表。王淦昌對此不無遺憾地說：“我堅(jiān)信用自己的辦法能俘獲中微子，但抗日戰(zhàn)爭時(shí)期國內(nèi)的條件不具備，所以這實(shí)驗(yàn)只能讓別人去做了?！?/p>

當(dāng)王淦昌的論文《關(guān)于探測中微子的一個(gè)建議》于1942年1月在美國《物理評論》上發(fā)表后，立即引起了美國著名物理學(xué)家阿倫的注意，他隨即按照王淦昌的建議進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。1947年3月，王淦昌對阿倫的實(shí)驗(yàn)結(jié)果總感到不滿足，又寫了《建議探測中微子的幾種方法》論文發(fā)表在《物理評論》上。阿倫的實(shí)驗(yàn)因戰(zhàn)時(shí)條件所限未獲成功。這就是有名的“王淦昌-阿倫實(shí)驗(yàn)”。

10年后，阿倫與另一位物理學(xué)家戴維斯才第一次發(fā)現(xiàn)單能的反沖核，最終確認(rèn)了中微子的存在。又過了近40年，瑞典皇家科學(xué)院在1995年將當(dāng)年度的諾貝爾物理獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給了發(fā)現(xiàn)中微子的美國科學(xué)家。王淦昌雖然感到遺憾，但也很為美國同行感到高興。