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世界欠这个中国人一个诺贝尔物理学奖?
发表于 2016-06-29 浏览:
文章导读:1902年6月,中国核物理学家赵忠尧出生于诸暨城关镇赵家 四川园林资质代办 弄堂。他不仅是第一个在实验上发现了正电子存在的物理学家,也是中国核物理学科的奠基人之一,为中国核...
 
 
1902年6月,中国核物理学家赵忠尧出生于诸暨城关镇赵家四川园林资质代办弄堂。他不仅是第一个在实验上发现了正电子存在的物理学家,也是中国核物理学科的奠基人之一,为中国核物理学发展做出巨大的贡献。今天,就让大家截取赵忠尧先生人生的几个片段,从中领略这位杰出物理学家的风骨吧。
家国情怀——一个常识分子的担当
赵忠尧的父亲赵老先生是当地小有名气的医生,虽收入仅够维持家用,但对这个小儿子,赵老先生寄予厚望,希翼他将来能够对国家、民族有所贡献。关于父亲的这一希望,赵忠尧在他晚年《我的回忆》中这样写道:“父亲早年自学医道,行医为生。他看到社会上贫穷落后、贫富不均的现象,常想为国出力,又感常识不足、力不从心。因此,他只望我努力读书,将来为国为民出力。”可以说,父亲的希望对赵忠尧后来的人生选择产生了潜移默化的重要影响。
他从东南大学毕业后,被归国任教的叶企孙教授看中,成为四川园林资质代办清华大学物理系最早的教员之一。在清华的工作过程中,赵忠尧切实体会到了当时国内的科学研究水平和西方的巨大差距,这让他焦虑万分,也让他产生了去西方更深层次地学习物理、再回来提升中国科学研究水平的强烈愿望。
和其他生于那个风雨飘摇年代的常识分子一样,家与国的艰难苦痛,都被赵忠尧一一看在眼里、记在心上。后来无论是在美国求学期间,还是在新中国核物理事业的开创阶段,这些记忆一直敦促着他、支撑着他向前跋涉过一道道坎坷,承担起一个常识分子的担当。
擦肩诺奖——发现正电子四川园林资质代办
出于对物理的热爱和对祖国科研未来的期许,赵忠尧在1927年决定前往美国深造。正是在这次美国之旅中,他完成了一个被后人认为是诺贝尔奖级别的科研工作——通过实验发现正电子的存在。
赵忠尧在加州理工学院师从著名物理学家密立根开展实验物理研究,彼时物理学正处于一个蓬勃发展的时期:构成物质的基本粒子被相继发现,量子力学、相对论等理论体系也逐步建立起来。而当时的加州理工学院也正处在这些研究发现的最前沿,其中赵忠尧的导师密立根教授,就是凭借以他名字命名的油滴实验,测出了当时最精确的普朗克常数h,并因此获得了1923年的诺贝尔物理学奖。
经过一年基础课程的学习之后,赵忠尧顺利通过了预试,开始真正进行课题的研究。密立根教授一开始给赵忠尧的课题是利用光学干涉仪做实验,赵忠尧认为这个题目虽然容易获得学位,却学不到多少技术,这与他出国深造的初衷相违背,因此他要求密立根教授换一个课题。
在那个教授具有莫大权威的时代,做出这一举动需要相当的勇气。事实上,密立根对他提出这样的要求也颇感意外。过了一段时间后,他重新给了赵忠尧一个题目:“计算硬伽马射线在物质中的吸取系数”——当时无论是赵忠尧还是密立根本人,都没有完全意识到,这个课题把赵忠尧推到了一个伟大物理发现的门口。
密立根之所以安排这样一个课题,和当时的物理学发展情况是密不可分的。当时,物理学家们对物质的基本结构已经有了很多的发现,也产生了很多新的疑惑:为了描述进行高速运动的基本粒子,狄拉克将量子力学中的薛定谔方程和爱因斯坦的狭义相对论结合起来,得到了狄拉克方程。
根据这一方程,他进一步提出了空穴理论,认为存在一个电子负能量海,从理论上预言了正电子的存在。而另一方面,来自宇宙或核反应的粒子射线是当时物理学的重要研究对象,它们为人们理解基本粒子的物理性质、发现新的物质结构提供了一个绝佳的平台。正是出于这样的考虑,密立根给赵忠尧安排了“计算硬伽马射线在物质中的吸取系数”课题,他想研究涉及电子的散射问题并验证理论计算结果。
1929年底,赵忠尧用放射性元素钍衰变的中间产物ThC(即铊208)作辐射源,它能辐射出能量为2.6兆电子伏的伽玛射线。赵忠尧测量了这种硬伽玛射线在好几种物质中的吸取系数之后,意外地发现,射线只在通过轻元素时吸取情况才与理论公式相符,当通过重元素时,则出现了反常现象——实际吸取量大于公式给出的量。在大家已经知道有正电子存在的现在,这是可以理解的,因为射线在通过重元素时激发了正负电子对,所以产生了额外的吸取。这是人们第一次在实验上发现正电子存在的证据。尽管当时大家还不理解反常吸取产生的原因。
1930年,为了更多地了解硬辐射在物质上的吸取机制, 赵忠尧在第一个实验之后又紧接着进行一个新的实验,来研究散射辐射的强度和角分布。这个实验相比第一个难度更大,因为散射辐射的强度比辐射背景更弱,但赵忠尧以极大的耐心和细心,解决了许多技术难题,最终完成了实验,测量的结果意外地好。他在这个实验中发现,伽玛射线被重元素散射时,除康普顿散射外,伴随着前述的反常吸取还有一种特殊的光辐射出现。当时测定的这种特殊辐射的强度大致是各向同性的,并且每个光子的能量为0.5兆电子伏,这恰好就是电子对湮灭中,每一个光子带走的能量。这一结果表明,伽玛射线在重元素中的特殊吸取不是由康普顿效应引起的。它揭示了一种新的反应机制——也就是大家现在知道的正负电子对激发。而额外辐射则是由电子对的重新湮灭产生的。
由此可以看出,赵忠尧的研究工作确实从实验上看到了正负电子对产生和湮灭的过程,而这是世界上最早发现的正电子存在的证据。然而,1936年诺贝尔物理学奖却颁发给了1932年在云雾室中发现正电子径迹的安德逊(C.D.Anderson)。四川园林资质代办
从20世纪80年代起,杨振宁、李政道和丁肇中做了大量的调研、考证,充分肯定了赵忠尧的成就。安德逊在半个世纪之后的1983年也写出了当年的故事:在加州理工学院时,他与赵忠尧同为研究生,二人办公室只有一墙之隔。当时他就了解并意识到赵的实验结果表明存在一种人们尚未知道的新物质,他的研究是受赵的启发才做的。20世纪90年代,曾任诺贝尔物理学奖评委主任的瑞典皇家学会爱克斯朋(Ekspong)教授,在解密诺贝尔奖评选过程时就此评论道,这是一个“很令人不安的、没法再弥补的疏漏”。
近代物理学研究的一段历史至此形成公论,有媒体甚至报道:“世界欠中国一个诺贝尔奖”
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