40年前丁肇中领导科研小组发现“胶子”

2019-09-03 11:55
科技日报

9月3日，是微观物理学界的“胶子”发现40周年纪念日。40年前的这一天，《物理评论快报》发表文章，正式宣布由诺贝尔奖获得者丁肇中领导的科研小组发现了胶子。在中科院院士陈和生的心中，胶子的发现，不但是人类对物质世界认识的巨大进步，而且也是邓小平推进中国科技改革重大举措的结果。

开启中外科技交流的国门

1977年8月17日，复出不久的邓小平会见了美籍物理学家、诺贝尔奖获得者丁肇中教授。双方商定派遣中国物理学家到丁肇中领导的德国汉堡的实验组工作，为中国培养高能物理人才。

1978年1月，以中科院高能物理所唐孝威研究员为首的中国物理学家到达汉堡的德意志同步加速器中心，参加丁肇中在PETRA正负电子对撞机的马克-捷（Mark-J）实验。

近日，中科院院士、中科院高能物理所原所长陈和生告诉科技日报记者：“唐孝威等人的出国交流，是中国科技对外开放的一个重要里程碑。自此，大批中国访问学者和留学生开始到西欧、日本和美国等发达国家学习，这对中国科技的发展产生了深远影响。”

作为第二批中国到丁肇中小组工作的科研人员，陈和生是1979年4月到达汉堡的。由于第一批到丁肇中小组工作的中国人年龄相对偏大，到选派第二批人员时就挑了一些比较年轻的。于1978年考上中科院研究生的陈和生有幸被选中。经过一段时间的培训后，陈和生等15名研究生也来到了汉堡，与第一批人员一同开展马克-捷实验。此后，每年都有中国物理学家被派到丁肇中先生领导的实验组工作和学习，持续了10余年。

参与高能物理重大发现的全过程

1978年11月，丁肇中小组在汉堡马克-捷实验中，利用当时世界上能量最高的加速器使正负电子加速对撞，寻找新的粒子。经过半年多的努力，实验组首次发现了胶子存在的实验证据。

当时，胶子是国际上科学家预言存在并在努力寻找的物质世界微观粒子。人们所熟知的原子核是由质子和中子组成的，而质子和中子又是由层子组成的。科学家猜测，层子之间的很强的相互作用力是通过一种被称为胶子的粒子来传递的。它们像胶水一样，以很强的力量把层子和层子“粘”在一起。丁肇中小组的实验，首次证实了胶子的存在，从而使这一理论有了坚实的实验基础。

1979年9月3日，《物理评论快报》刊登了丁肇中小组发现胶子的文章。这一实验结果得到了国际高能物理学界的高度评价。

幸运的是，中国物理学工作者20多人参与了这项实验工作。他们先是参加了马克-捷探测器的设计、安装和调试，也参加了实验数据的获取与分析、计算机的在线和离线分析等。中国物理学工作者在胶子发现过程中作出了巨大贡献，这一点得到丁肇中的高度评价。

1995年，欧洲物理学会高能物理大会对发现胶子的研究小组授予特别奖。丁肇中特别选派中美各一名科学家前往布鲁塞尔领奖。而那名中国科学家正是参与胶子发现过程的陈和生。

交流主要是学习

如果翻开40年前中国科技发展的历史，我们可以发现，高能物理这一研究领域在打开国际交流合作大门方面扮演了独特的角色：

1977年8月17日，刚刚恢复工作不久的邓小平会见了高能物理学家丁肇中；

1978年1月，在邓小平和丁肇中的共同推动下，中国高能物理学工作者团队首先跨出国门，到德国汉堡的马克-捷实验组学习工作；

1979年1月31日，邓小平访美期间，两国签订了《中华人民共和国国家科学技术委员会和美利坚合众国能源部在高能物理领域进行合作的执行协议》，这是中美政府间第一个学科领域内的合作协议；

……

改革开放初期，中国科技全面落后于西方发达国家。即便是在高能物理研究领域，中国也处于落后状态。但相比于其他研究领域，高能物理研究往往需要多国科学家的合作，特别是建造大科学装置，常常是集多国财力和人力予以支撑。

陈和生说：“小平同志正是以高能物理研究需要国际合作为抓手，果断决策，派出中国科研人员参与国际交流合作，借此打开中国向西方科技发达国家学习的大门，推动中国科技界的改革开放，从而推动中国科技40年来的快速进步。”

作为当年中外高能物理研究国际交流的亲历者，陈和生一直认为，中国高能物理学工作者到丁肇中小组学习交流，是中国科技界改革开放具有里程碑意义的事件。