趙忠堯：本應(yīng)是第一個(gè)獲諾獎(jiǎng)的中國(guó)人

    最近，一年一度的面向高校物理系學(xué)生的“趙忠堯”獎(jiǎng)開始評(píng)選。趙忠堯獎(jiǎng)是以中國(guó)科學(xué)院院士趙忠堯教授個(gè)人所獲獎(jiǎng)金作為基金而設(shè)立的一種獎(jiǎng)勵(lì)。趙忠堯院士是我國(guó)當(dāng)代的著名物理學(xué)家，我國(guó)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(gè)獲諾獎(jiǎng)的中國(guó)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(shí)、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(shí)驗(yàn)室任職。1927年，趙忠堯赴美國(guó)加州理工學(xué)院深造，師從諾貝爾獎(jiǎng)獲得者密立根教授。從此，他的人生因?yàn)榍趭^好學(xué)而改變了。      密立根教授很能夠慧眼識(shí)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(shí)驗(yàn)，但趙忠堯認(rèn)為這個(gè)題目太簡(jiǎn)單，請(qǐng)求密立根給他換一個(gè)難一點(diǎn)的題目。最終，趙忠堯改做“硬伽馬射線通過(guò)物質(zhì)時(shí)的吸收系數(shù)”這個(gè)題目。無(wú)論是密立根，還是趙忠堯，他們都沒(méi)有意識(shí)到，這個(gè)題目已經(jīng)把趙忠堯推到一個(gè)物理科學(xué)偉大發(fā)現(xiàn)的門口。      當(dāng)時(shí)，人們認(rèn)為硬伽馬射線通過(guò)物質(zhì)時(shí)的吸收主要是由自由電子的康普頓散射所引起，由于計(jì)算吸收系數(shù)的克萊因——仁科（Klein-Nishim）公式當(dāng)時(shí)剛剛問(wèn)世，密立根讓趙忠堯通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證這一公式的正確性。實(shí)驗(yàn)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(shí)獲取一次數(shù)據(jù)，趙忠堯不得不靠鬧鐘來(lái)不斷叫醒自己。一年后，趙忠堯所測(cè)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(diǎn)急了，因?yàn)樵诳茖W(xué)發(fā)現(xiàn)的競(jìng)技場(chǎng)上，只有第一沒(méi)有第二。這時(shí)，管理研究生工作的鮑文教授向密立根證實(shí)了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。他說(shuō)：“我對(duì)趙忠堯?qū)嶒?yàn)的全過(guò)程很了解，從儀器操作、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、測(cè)量記錄到計(jì)算的全過(guò)程，都進(jìn)行得非常嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全可靠�！泵芰⒏�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(guó)的《國(guó)家科學(xué)院院報(bào)》上。      吸收系數(shù)的測(cè)量結(jié)束后，趙忠堯想進(jìn)一步觀測(cè)重元素對(duì)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(cè)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(qiáng)度。這個(gè)實(shí)驗(yàn)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(gè)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(guò)重金屬鉛時(shí)，會(huì)產(chǎn)生成對(duì)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(méi)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(gè)觀測(cè)到正反物質(zhì)湮滅的人，也是物理學(xué)史上第一個(gè)發(fā)現(xiàn)了反物質(zhì)的物理學(xué)家。這個(gè)發(fā)現(xiàn)足以使趙忠堯獲得諾貝爾獎(jiǎng)，而且當(dāng)時(shí)瑞典皇家學(xué)會(huì)也鄭重考慮過(guò)授予他諾貝爾獎(jiǎng)。不幸的是，一位在德國(guó)工作的知名物理學(xué)家對(duì)趙忠堯的成果提出了強(qiáng)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(jiǎng)委員會(huì)前主任愛(ài)克斯朋在撰寫的一篇文章中坦誠(chéng)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(gè)研究成果時(shí)，書中沒(méi)有提到中國(guó)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(shí)實(shí)在在的諾貝爾獎(jiǎng)得主！”