趙忠堯：本應(yīng)是第一個獲諾獎的中國人

    最近，一年一度的面向高校物理系學(xué)生的“趙忠堯”獎開始評選。趙忠堯獎是以中國科學(xué)院院士趙忠堯教授個人所獲獎金作為基金而設(shè)立的一種獎勵。趙忠堯院士是我國當(dāng)代的著名物理學(xué)家，我國核物理研究的開拓者，于1998年5月28日逝世。他本應(yīng)是第一個獲諾獎的中國人。      趙忠堯1920年考入南京高等師范學(xué)校，畢業(yè)后任東南大學(xué)助教。他工作踏實、肯鉆研，深得物理學(xué)界前輩葉企孫器重。1925年夏，葉企孫奉命籌建清華學(xué)堂大學(xué)本科，攜趙忠堯前往，讓他在新籌建的物理實驗室任職。1927年，趙忠堯赴美國加州理工學(xué)院深造，師從諾貝爾獎獲得者密立根教授。從此，他的人生因為勤奮好學(xué)而改變了。      密立根教授很能夠慧眼識才，但人非常嚴(yán)厲。他最初給趙忠堯布置的博士論文題目是利用光學(xué)干涉儀做實驗，但趙忠堯認(rèn)為這個題目太簡單，請求密立根給他換一個難一點的題目。最終，趙忠堯改做“硬伽馬射線通過物質(zhì)時的吸收系數(shù)”這個題目。無論是密立根，還是趙忠堯，他們都沒有意識到，這個題目已經(jīng)把趙忠堯推到一個物理科學(xué)偉大發(fā)現(xiàn)的門口。      當(dāng)時，人們認(rèn)為硬伽馬射線通過物質(zhì)時的吸收主要是由自由電子的康普頓散射所引起，由于計算吸收系數(shù)的克萊因——仁科（Klein-Nishim）公式當(dāng)時剛剛問世，密立根讓趙忠堯通過實驗來驗證這一公式的正確性。實驗開始了，趙忠堯常常是上午上課，下午準(zhǔn)備儀器，晚上則通宵取數(shù)據(jù)。為保證每隔半小時獲取一次數(shù)據(jù)，趙忠堯不得不靠鬧鐘來不斷叫醒自己。一年后，趙忠堯所測得吸收系數(shù)比公式結(jié)果大了約40%.      趙忠堯的論文讓密立根感到吃驚，他不敢相信這一結(jié)果的正確性，并遲遲不讓論文發(fā)表。趙忠堯有點急了，因為在科學(xué)發(fā)現(xiàn)的競技場上，只有第一沒有第二。這時，管理研究生工作的鮑文教授向密立根證實了實驗結(jié)果的可靠性。他說：“我對趙忠堯?qū)嶒灥娜�過程很了解，從儀器操作、實驗設(shè)計、測量記錄到計算的全過程，都進(jìn)行得非常嚴(yán)謹(jǐn)，實驗結(jié)果完全可靠。”密立根終于同意趙忠堯?qū)⒄撐乃统霭l(fā)表，該論文于1930年5月發(fā)表在美國的《國家科學(xué)院院報》上。      吸收系數(shù)的測量結(jié)束后，趙忠堯想進(jìn)一步觀測重元素對硬伽馬射線的散射現(xiàn)象。由于反常吸收只能在重元素上被觀測到，趙忠堯決定選擇鋁和鉛作為輕、重元素的代表，比較硬伽馬射線在這兩種元素上的散射強度。這個實驗結(jié)果首次發(fā)現(xiàn)，伴隨著硬伽馬射線在重元素中的反常吸收，還存在一種特殊輻射，這種特殊輻射的能量大約等于一個電子的質(zhì)量，而且它的角分布大致為各向同性。當(dāng)硬伽馬射線通過重金屬鉛時，會產(chǎn)生成對的正反物質(zhì)——反物質(zhì)碰到正物質(zhì)，兩者迅速消失，并演變成光子。這是人類歷史上第一次觀察到了正反物質(zhì)的湮沒現(xiàn)象。      趙忠堯的這些研究成果是正電子發(fā)現(xiàn)的前導(dǎo)，他是第一個觀測到正反物質(zhì)湮滅的人，也是物理學(xué)史上第一個發(fā)現(xiàn)了反物質(zhì)的物理學(xué)家。這個發(fā)現(xiàn)足以使趙忠堯獲得諾貝爾獎，而且當(dāng)時瑞典皇家學(xué)會也鄭重考慮過授予他諾貝爾獎。不幸的是，一位在德國工作的知名物理學(xué)家對趙忠堯的成果提出了強烈質(zhì)疑，影響了趙忠堯的成果被進(jìn)一步確認(rèn)。      諾貝爾物理學(xué)獎委員會前主任愛克斯朋在撰寫的一篇文章中坦誠地寫道：“書中有一處令人不安的遺漏，在談到有關(guān)在重靶上高能（2.65兆伏）伽馬射線的反常吸收和輻射這個研究成果時，書中沒有提到中國的物理學(xué)家趙忠堯，盡管他是最早發(fā)現(xiàn)硬伽馬射線反常吸收者之一，但趙忠堯在世界物理學(xué)家心中已經(jīng)是實實在在的諾貝爾獎得主！”