丁肇中诺奖被里克特分了就没人提 - 2020年10月11日未名空间存档

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楼主 (未名空间)

圈内人都知道是老丁先发现的，最后不小心走漏了风声，最后美其名曰共同发现。

“我听说你3.1G电子伏特发现了波峰，”施瓦茨祝贺他，“没有，绝对没有，”丁肇中撒了谎。“我不仅没有发现波峰，而且一直都平坦无奇。”施瓦茨有点生气，他能理解保密的重要性，但不喜欢被欺骗。“我和你打赌，十块钱赌你发现了波峰。”他说。“没问题，我奉陪。”丁肇中回答。他们握手告别，施瓦茨生着闷气走了。丁肇中回到办公室，在他的记事板上，打下一行字，“我欠施瓦茨十块钱。”

接着为到底谁先发现出现了沉默期，因为牵涉到诺贝尔奖，当舆论倾向斯坦福线性加速器中心发现在先时，丁肇中担心他和布鲁克海文研究小组可能会出局。在1975年9月5日发表的科学杂志上丁肇中画出了一个清晰的时间表佐证布鲁克海文的发现。他还暗示，实际上是布鲁克海文有发现的传言传到施瓦茨和其他人那里，才导致SPEAR对撞机研究
人员回头看3.1G电子伏特。布鲁克海文团队继续谈论J粒子，SPEAR对撞机团队则谈Ψ粒子。因为采用对方名称将表示为承认其优先发现权。
虽然施瓦茨向斯坦福大学的同事们提过与丁肇中的十块钱赌注，没有证据表明布鲁克海文的模糊传言影响到斯坦福线性加速器中心的发现。它被接受为这两个实验室独立的发现，里克特与丁肇中共享1976年诺贝尔物理学奖。今天，这粒子仍被称为J/Ψ。

丁肇中准备用30G电子伏特的交替渐进同步加速器Alternating Gradient
Synchrotron（AGS）研究高能质子–质子对撞并仔细观察生成强子的混沌中出现的电子–正电子对。这些都是棘手的实验，要求单独检测到的电子和正电子的轨迹可追踪返回到源头，并确认二者来自同一次碰撞。不，不，格拉肖呼吁，粲夸克的证据不是来自观察电子–正电子对，他告诉丁肇中的研究团队，而是通过寻找奇异粒子π介子和K介子
对。
经过多次出错，丁肇中的实验终于在8月22日开始，8月31日他指示团队在2.5G和4.0G电子伏特能量之间的“母”粒子中寻找电子–正电子对的出现。丁肇中已有思路周到完善的美誉，他在研究团队内安排了两个小组对实验原始数据进行分析，互相独立并使用各自的计算机及程序。除了全团队会议，他们互相不沟通。
小型计算机直接连接到实验设备，分析能力不足，因此，必须由研究人员负责给布鲁克海文的主机更新数据。9月2日，丁肇中的博士后学生之一罗兹Terence Rhoades第一个
注意到分析结果不同寻常。
该数据表明电子–正电子对在3G电子伏特能量时“叠”成一堆。罗兹不能确定该现象的成因。由于担心分析出错，他没有告知丁肇中。两天后实验因加速器原定停机而终止。来问题了，罗兹和他的同事，德国物理学家贝克尔Ulrich Becker一起作分析程序，他
们互相指责对方犯了错，他们下到布鲁克海文计算机中心，把大家都轰出去后他们重新检查分析。没什么两样，波峰在3.1G电子伏特依然再现，依然窄尖。
麻省理工学院助理教授陈敏Min Chen跟埃弗哈特Glen Everhart9月初在第二分析小组工作，当他第一次普查总成数据结果时，就有所关注，然后极其好奇。数据显示在3.1G电子伏特时有非常强，呈窄尖状的共振。他怀疑计算机程序有问题，但快速检查后没有明显错误，他这才怀疑这是新物理现象，共振显示了未知粒子。（作者注：已有先例，早在1968年，美国物理学家莱德曼Leon Lederman和他的哥伦比亚大学研究小组进行类似
实验时在3.1G电子伏特周围发现了一个“肩状”波峰，但是他们转而研究更高的能量区域，没有深入研究。）
丁肇中很感兴趣，但十分谨慎，他还有善于挑出其他物理学家实验错误的声誉，他不想犯同样的错误。实验必须再来过，又做了各种检查以确定3.1G电子伏特共振的真实性，这意味着在布鲁克海文AGS加速器到10月初完成日常维护前，他不得不花更多的时间等
待，他正在与1966年去了斯坦福大学的美国物理学家施瓦茨Melvin Schwartz竞争。
丁肇中强烈地感到要发布研究结果的压力，从而保住首先发现的地位，为求精准又得不压抑住这冲动，他要求同事们发誓绝对保密，发表研究结果只能等到确认实验数据之后。
这是个冒险的策略，尤其是在斯坦福大学的电子–正电子对撞机工作的所有物理学家，他们要做的就是把能量束调到约1.5G电子伏特，共振能量的一半，他们无疑会有同样的发现。然而，丁肇中知道，斯坦福大学物理学家仍然在探索总能量范围4.0G–6.0G电子伏特，测量生成强子和 μ介子的比率，只要他们呆在这个能量区域，他就可以高枕无
忧。
不过丁肇中无法阻止流言，10月22日，他得到重新使用AGS加速器的许可，实验可以重
新开始了，同一天施瓦茨恰巧见到了他。
“我听说你3.1G电子伏特发现了波峰，”施瓦茨祝贺他，“没有，绝对没有，”丁肇中撒了谎。“我不仅没有发现波峰，而且一直都平坦无奇。”施瓦茨有点生气，他能理解保密的重要性，但不喜欢被欺骗。“我和你打赌，十块钱赌你发现了波峰。”他说。“没问题，我奉陪。”丁肇中回答。他们握手告别，施瓦茨生着闷气走了。丁肇中回到办公室，在他的记事板上，打下一行字，“我欠施瓦茨十块钱。”
斯坦福大学物理学家施韦特斯Roy Schwitters遇到了麻烦，他在SPEAR加速器实验其中
一个用于分析数据的计算机程序里找到一个错误。当他更正后，重新分析自6月开始进
行的实验数据，在3.1G和 4.2G电子伏特处都显示出一个小波峰，特别是两个实验都显
示了，分别在运行到1380和1383处，在3.1G电子伏特下强子生成事件出现非常高的数字，它很容易被当成干扰而忽略，但施韦特斯找不出任何理由拒绝它们。10月22日，他让共同协作的劳伦斯伯克利实验室的头戈德哈伯Gerson Goldhaber，再仔细看一下。（作者注：劳伦斯伯克利实验室是伯克利辐射实验室的前身，在1959年劳伦斯去世后重新命名为劳伦斯伯克利国家实验室。）
丁肇中坚信他们会在11月初有成果，他的研究小组已在多种配置下反复实验，窄尖的波峰在3.1G电子伏特巍然不动。现在毫无疑问，布鲁克海文物理学家们发现了新粒子。丁肇中叫它J，基于有趣的粒子都以罗马字母命名，如W和Z波色子。
现在发表的压力真的很强烈，但丁肇中知道，如果新的粒子确实包含粲夸克，那么它就不是首次发现，只是一系列新粒子发现的证明。他现在想宣称首次发现整个粲粒子族，不顾贝克尔和陈敏及团队其他成员的意见，许多同事都承受着保守秘密的困苦，他还是决定不予发表。他认为斯坦福大学SPEAR对撞机的研究人员不会找到新粒子，除非他们
知道往哪里找。
11月4日，里克特从哈佛开了一系列讲座后回到斯坦福，他发现SPEAR对撞机研究人员处在3.1G电子伏特的小波峰应如何解释的兴奋状态中，他们敦促他再安排对撞机不同配置实验，以便可以更详细地核查。但这不是小事儿，到这个时候SPEAR对撞机已升级到能
量在5G电子伏特以上，返回到3.1G电子伏特既消耗时间，如果被证明是虚惊一场，不但浪费宝贵的时间，还白费许多精力和金钱。这一周在持续辩论中度过。
同时戈德哈伯已确信在运行到1383 处显示k介子生成显著增加，这正是格拉肖建议应该找粲夸克特征的地方。里克特11月8日召开会议检讨有关情况，戈德哈伯的论点赢了，
SPEAR对撞机转向3.1G电子伏特再做碰撞实验。（作者注：虽然这证明很幸运，因为事
实上戈德哈伯曲解了数据，其实没有额外的K介子生成的证据。）
第二天上午，非常不寻常的事情发生了，作为第一批数据结果从正在重新配置的对撞机开始出来，研究人员细查3.1G电子伏特能量处，的确发现了表示生成强子的窄尖波峰，最初的记录事件显示，每分钟一个，波峰也比正常的高三倍。隔天早上，当对撞机能量对准3.11G电子伏特时，记录下的反应更大，波峰高于基线七倍。
戈德哈伯坐下来写关于这次发现的摘要，一个小时后有人告诉他，在3.104G电子伏特处又发现一个波峰，跳升到高于基线十倍，每秒钟都记录到强子生成事件。这真是前所未有。在3.105G电子伏特处，他们终于发现了峰顶，较基线高一百倍以上。冰箱里的香槟拿了出来，就着糕点干。新发现的消息一下子传遍斯坦福线性加速器中心，SPEAR对撞
机控制机房里挤满了来客，电话开始响个不停。
新粒子必须要有名字，经过调查之后，戈德哈伯和里克特选定希腊字母Ψ，物理学家们同意第二天，11月11日下周一，发布发现公告，。
丁肇中于11月10日离开纽约，前往斯坦福线性加速器中心出席一个程序咨询委员会会议。在布鲁克海文，SPEAR对撞机有发现的消息开始传到了丁肇中研究小组。他们给旧金
山机场环球航空的前台留了言，但当他凌晨1点打电话过去，他们判断，这只不过是某
种恶作剧。
在入住火烈鸟酒店后，他又接到一个电话，火烈鸟酒店就是费曼在1968年8月搞明白肯
德尔鱼鳞图时住的地方。这次似乎是毫无疑问的，SPEAR对撞机研究人员有重大发现。
丁肇中快速与在那里的同事通话，获知第二天就要宣布了。
丁肇中小睡了一会儿，他现在不得不同时公告，他让布鲁克海文的团队准备好实验数据的发放。
丁肇中和里克特11月11日上午8点左右在斯坦福线性加速器中心碰面时，他们的谈话如
下： '
“巴特，我得告诉你一些有趣的物理发现，”丁肇中说。
里克特说：“山姆，我也得告诉你一些有趣的物理发现。”
很快就显示（见图18）出，两个研究小组作出了同一个发现。“山姆！都一样！肯定对！”里克特大叫。
他们发现的是自旋值为-1的介子，由一个粲夸克和一个反粲夸克组成。格拉肖叫它“粲素” charmonium，由氢原子的质子被正电子取代的正电子素positronium类比得来。
SPEAR对撞机研究人员又发现粲素的第一激发态在3.7G电子伏特。丁肇中想发现全部粲
粒子企图没有得到回报，并几乎坏事儿。
接着为到底谁先发现出现了沉默期，因为牵涉到诺贝尔奖，当舆论倾向斯坦福线性加速器中心发现在先时，丁肇中担心他和布鲁克海文研究小组可能会出局。在1975年9月5日发表的科学杂志上丁肇中画出了一个清晰的时间表佐证布鲁克海文的发现。他还暗示，实际上是布鲁克海文有发现的传言传到施瓦茨和其他人那里，才导致SPEAR对撞机研究
人员回头看3.1G电子伏特。布鲁克海文团队继续谈论J粒子，SPEAR对撞机团队则谈Ψ粒子。因为采用对方名称将表示为承认其优先发现权。
虽然施瓦茨向斯坦福大学的同事们提过与丁肇中的十块钱赌注，没有证据表明布鲁克海文的模糊传言影响到斯坦福线性加速器中心的发现。它被接受为这两个实验室独立的发现，里克特与丁肇中共享1976年诺贝尔物理学奖。今天，这粒子仍被称为J/Ψ。
萨米奥斯和帕默在1975年3月会议上展示了单一粲重子事件，但没有进一步的证据证明
“裸粲”naked charm，即粒子含有单个粲夸克或反粲夸克，即将出现。在1976年4月的一次会议上，格拉肖敦促戈德哈伯加紧搜寻。格拉肖预测，一个中性粲D介子，由一个
粲夸克和一个反上夸克组成，应该在1.95G电子伏特能量处被发现。1976年5月初，戈德哈伯在1.87G电子伏特处找到了它。
当下半年介子光谱会议召开时，召集人瓦恩斯坦Roy Weinstein重复了格拉肖的帽子比
喻，粲确实被外行先找到了，瓦恩斯坦给每个出席者发了一顶糖做的墨西哥小帽子。
介子波谱学家们吃掉了帽子。