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我们忽视的著名物理学家8
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在华盛顿BC的国家标准局，是美国国内另一个可以进行以低温环境达成原子核 极化的实验室，吴健雄也知道在那里工作的安伯勒（EmestAmbler），是来自英国牛 津的克莱文登实验室，而且是1952年在国家标准局做出核极化的实验成员之一。19 56年6月4日，吴健雄由纽约打电话到华盛顿DC国家标准局给安伯勒，正式邀请他共 同来进行这一个后来改变历史的实验。 安伯勒对这个实验的β衰变效应知道不多，他问吴健雄这会显现出很大的不对 称效应吗？吴健雄给了他肯定的答案，这使得安伯勒大感兴趣，他除了请吴健雄将 杨、李论文的预印本寄给他，也表示很乐意共同进行实验。 在吴健雄打电话给安伯勒时，虽然早已经在原子核物理界享有盛誉，但是做低 温物理的安伯勒，却全然不知道是何方神圣。于是他就打电话给一位原子核物理学 家乔治·田默（G．Temmer）。田默和吴健雄一样，也都是诺贝尔奖得主塞格瑞在加 州柏克莱的学生，是一个很好的实验物理学家，安伯勒几年前的原子核极化实验， 正是和田默合作的。由于田默是由奥地利流亡来美国，是政治难民身份，50年代麦 卡锡时期他的忠诚受到质疑，而被迫离开政府部门国家标准局的工作。 安伯勒在电话中问田默：“乔治，哥伦比亚大学有一位女的科学家叫吴健雄。 打电话给我，她提出的实验十分有趣。告诉我，她有多好？我现在应该去做这个实 验吗？”田默说：“她是顶厉害的！” 那年的7月24日，吴健雄给安伯勒写了一封信，信中告诉安伯勒，她对于在液态 氦极低温度环境中，去探测β衰变的实验准备，已经得到满意的结果。如果没有其 他突发的技术问题，她建议他们应该见面进行讨论，并且和国家标准局的行政部门 进行一些适当的安排。 9月中旬，吴健雄说，她“终于”到了华盛顿DC和安伯 勒见面。安伯勒这位后来当了美国国家标准局局长的英国科学家，给她的头一个印 象相当的好。吴健雄说，安伯勒本人一如他们无数次电话通话中给予她的印象：说 话温和、做事能干、有效率，而最重要的，是有一种能使人鼓舞的自信。 安伯勒带吴健雄参观他们的实验室，并且介绍她认识了哈德森（R.P.HUDSON）。 哈德森和安伯勒同样出身于英国牛津克莱文登低温实验室，同样受教于那里的低温 物理权威柯提（N．kurti）门下。他和安伯勒在国家标准局继续合作许多低温物理 方面的工作，包括在低温中将原子核极化的实验。这位当时职位是安伯勒顶头上司 的科学家，也加入了吴健雄的实验组，成为一个合作者。 由于这个实验在观察宇称守恒的β衰变方面，以及确定放射源极化的γ射线各 向异性测量方面，都需要许多电子测量仪器，因此他们向国家标准局另外一位物理 学家黑渥（R.W．Hayward）借用了电子仪器。一方面由于有这个渊源，另一方面由 于最早由吴健雄派往标准局进行实验的两个学生和标准局科学家的合作不顺利，在 安伯勒的建议下，黑渥以及跟他做实验的一名研究生哈泼斯（D．D．Hoppes），便 取代了吴健雄的两个研究生。因此，后来这个实验组的正式组合，除了吴健雄之外， 其他全是国家标准局的科学家。 吴健雄的实验在概念上是很简明的。主要是要利用一个很强的β放射源，然后 在适当控制下极化这个β放射源，使其具有某一个方向性，再放在一个利于观测的 环境中，测量这个放射源是不是有一种先天的方向性。但是，要检验这个简明概念 的实验设计，却是困难而复杂的。 吴健雄和四个国家标准局的科学家，正式开始他们的实验。科学实验碰上各种 困难，本就是科学家最大的挑战，吴健雄他们从事的实验，由于特别精密和复杂， 因此更是遭遇许多意想不到的问题，进展十分不顺利。 譬如说，为了将晶体组合起来，形成一个大的屏蔽，必须在晶体上钻孔，再将 之黏合起来，他们得到晶体专家的意见，才知道要用压力向内的牙医牙钻钻孔，才 不会使很薄的晶体崩裂。而黏合晶体的粘接剂，在极低温中会失效，他们又改用肥 皂，甚至用尼龙细线绑住。另外如何克服在液态氦低温下，液体变成超流体而引起 的外泄问题，以及如何将在低温环境的β衰变的测量，利用一枝长的透明树脂棒导 出观测等，都花了相当工夫，加上吴健雄和国家标准局四位科学家过去多年经验， 才一一克服的。 在实验进行过程中，由于吴健雄在纽约哥伦比亚大学还有教学和研究工作，因 此每个礼拜总是华盛顿DC和纽约两头跑，并不是所有时间都在国家标准局的实验室。 11月间，实验显示出他们看到了一个很大的效应，大家都很兴奋，吴健雄得到消息 赶去看了一下，觉得那个效应太大，不可能是所要的结果。后来他们检查了实验的 装置，发现这个太大的效应果然是由于里面的实验物件，因磁场造成应力而塌垮了 所造成的。 他们经过重新安排，到12月中旬，再次看到一个比较小的效应，吴健雄判断， 这才是他们要找的效应。杨振宁认为，这种过人的洞察力，也是吴健雄成为一位优 秀科学家的原因。 对称性革命（二） 吴健雄一向是以实验谨慎精确著称的，因此尽管他们在实验中找到了初步结果， 但是态度依然是谨慎的，他们认为在向外界宣布结果以前，必须进行更多精确的查 证。在这同时，吴健雄也指导她的研究生，开始进行一些计算，看看这些实验数据 是不是真正显现了β衰变的宇称不守恒效应。 在实验进行期间，有一次吴健雄回到哥大，正好碰到杨振宁和李政道两人，他 们问起实验的情形，吴健雄告诉他们似乎确实有一些肯定的结果。杨振宁还问起其 中的一些理论关键，吴健雄告诉他说，由日本来参加实验组的理论物理学家森田正 人（M．Morita）已经做过计算，Co60的β衰变完全是盖莫·泰勒变换，这表示他们 选对了Co60作放射源，实验结果也更为可靠。 随着吴健雄实验的进展，物理学界已渐渐开始有更多人谈论这件事，不同的故 事和传言纷纷出现，形成一种极端热烈的气氛。任何一个熟悉半年以前科学界对这 件事态度的人，都会对这种改变大感吃惊。 当时在物理学界以直言质疑著名的“伟大泡利”，对宇称可能是不守恒也一直 是极度怀疑的。他在1956年由他以前的学生怀斯科夫信上得知吴健雄在进行这个实 验时，就立时回信给怀斯科夫说，以他的看法，做这个实验是浪费时间，他愿意押 下任何数目的钱，来赌宇称一定是守恒的。 怀斯科夫收到泡利来信时，正巧刚得知吴健雄实验成功的消息，他说他并没有 立即打电报给泡利说“赌一千块钱”，只是告知他有关吴健雄令人吃惊的实验结果。 后来泡利回信给怀斯科夫，除表示难以置信的惊讶之外，还开玩笑地写道：“我很 高兴我们没有真的打赌，因为我也许还输得起一些名声，但是却输不起我金钱的损 失。” 吴健雄1956年回纽约过圣诞节假期时，他们的实验已经差不多可以说是成功了。 但是吴健雄十分的担心，一方面她很难相信自然会有如此奇怪的现象，一方面也怕 他们在实验中犯了什么错。尽管她把实验的最新结果告诉了杨振宁和李政道，但是 她说她还要再次查验，并且要他们暂时不向外界透露消息。 但是，年轻的李政道显然不以为意，1957年1月4日，哥大物理系又举行行之有 年的“星期五午餐”，在这次聚会上，他告诉了与会人士。当时也在哥伦比亚大学 的实验物理学家李德曼听到这个消息后想，如果宇称已经知道在弱相互作用中是不 守恒的，那么以他正在进行的实验，加上一些小小的运气，或许就可以利用π与μ 粒子，进行另外一种可以验证宇称不守恒的实验。 于是他打电话给哥大的同事，也是被称为“真正的天才”的加文。当天晚上10 点钟左右，李德曼和加文已经想出进行实验的办法。这个实验一共只花了四天就做 出来了，而且得到相当明显肯定的结果。对于这个巧妙实验的设计，加文有着极其 关键的贡献。 1月8日早上6点钟，李德曼打电话给李政道，宣称说：“宇称定律死了。” 吴健雄在1月2日那天，回到华盛顿DC的国家标准局。她和四位合作者再次详细 核验他们的实验。吴健雄说，由1月2号到8号，是他们实验工作最密集的一段时间， 他们一次一次地把温度降到液态氦的低温，检验所有可能推翻他们结果的因素。那 时候，研究生哈泼斯总是用一个睡袋睡在实验室地板上，每当温度降到所需的低温， 他就打电话通知吴健雄和其他三人，在寒冷的冬夜里，赶到实验室去工作。 到了1月7日，有关李德曼、加文利用π介子衰变成μ粒子再衰变成电子和中微 子的实验成功的消息，已开始广为流传，国家标准局的局长等高层人员，也都打电 话来探询吴健雄的实验结果。 吴健雄在另外一个实验已证实宇称不守恒的巨大压力之下，一点也没有掉以轻 心，继续进行各种仔细的查证。1月9日清晨两点钟，他们终于将预定要进行的实验 查证全都做完，五个从事这项实验的科学家聚在实验室中，庆祝这个科学史上的伟 大时刻。哈德森笑着打开他的抽屉，由里面拿出一瓶1949年份上好的法国红酒和几 个纸杯放在桌上，然后他们为推翻宇称守恒定律而干杯。 第二天早上，他们做实验的低温物理部门其他实验室的科学家，走过他们的实 |
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