第五章
丁肇中發現新粒子
1974年8月底，年輕的美籍華人丁肇中和他的實驗小組，在美國布魯克海文實驗室的加速器上日夜奮戰。
為了尋找新的重粒子，他們已經辛苦了10年之久。這次來到布魯克海文實驗室，在對機器進行檢查、調試後，他們又幾乎花費了大半個夏天的時間，在能量為40億～50億電子伏的區域內反複尋找，仍然毫無所獲。
要知道，這個實驗的難度實在太大了。在核反應過程中尋找出他們所要的粒子，真如同大海撈針，它的機會少到隻有100萬分之一。而且，不知道它們在什麼時候會突然地冒出來，一不留神，稍縱即逝，必須24小時不停地開機搜索。小組成員在丁肇中的帶領下，經常一天工作16小時以上。
幾年前，有位名叫萊德曼的教授也在這台加速器上做過類似的實驗，隻看到一些模糊的反常現象，便放棄了探索。當時，一些人也以萊德曼為“前車之鑒”，來勸說丁肇中放棄實驗方案。
可丁肇中的回答是：“不!即使是波士頓的雨季裏，也許這是僅在一秒鍾內降下的一顆雨滴，我也要把它找出來。”
他又再三告訴自己的小組成員：“決不放棄自己的科學觀點，要毫不膽怯地去迎接挑戰。”
同時，丁肇中詳細地研究萊德曼教授的實驗報告，吸取了他們的教訓。這次做實驗，他在改進探測器上下苦功夫，力排萬難，製作了一台分辨本領很高的新型探測器。
可到底行不行呢?誰也沒有把握。
這天，他們決定把機器能夠提供的能量區域再往下調低一點，又開始了新一輪的探索。
情況如同往常，小組成員繼續搜索著。
突然，一個反常的現象出現了：計數器接受的信號驟然增加!
咦?難道是儀器出了毛病?
“不，不可能。”丁肇中想，因為他們對儀器都仔細檢查過，何況它經過了幾個月的考驗。
“啊!莫非果真有一個新粒子?”
丁肇中竭力克製住自己萬分激動的心情，再三叮囑組員們：“重新測試，檢查、再檢查!
全體實驗小組成員都來到了這小小的控製室，個個無比興奮、喜悅，注視著儀表的動靜。
這是真的!已經可以肯定，在他們麵前，果真出現了一個新粒子!大家歡呼起來，相互握手、相互祝賀。10年的艱苦耕耘，終於結出了碩果!
幾天後，丁肇中看到了經計算機處理的實驗數據繪製的圖形：在31億電子伏處，出現了一個峰頂越出圖紙的高峰，表明這裏產生了一個新的重粒子，而且這個新粒子的壽命異乎尋常地長。
為了做到萬無一失，他們采用兩套截然不同的方法來再次核實這個實驗，最後得到完全相同的結論：一個壽命長得出奇的新粒子確確實實存在!
丁肇中和他的組員們商量後，給新粒子起了名字，叫J粒子。
J粒子的發現，是基本粒子科學的重大突破。它震動了整個物理學界，幾乎吸引了全世界所有的粒子物理學家，成了當時每次國際性學術會議的中心內容。
為什麼J粒子的發現會引起那麼大的反響?原來，它的性質是那麼奇特，壽命比預料值大5000倍，比其他夥伴大1000倍。J粒子的這種特性，表明了它是一種含有新型誇克的強子。
誇克是什麼?它是組成基本粒子的小粒子，也叫亞粒子。兩千多年來，人們對物質世界的認識不斷深化。先是發現物質是由分子構成的，以後又探測到分子是由更小的原子組成的。自從湯姆生1897年從實驗中發現第一個基本粒子——電子以後，人們認識到原子也是可以分割的，它的中心有原子核，核裏有質子和中子，電子環繞著原子核不斷地運轉。物理學家把質子和中子叫做強子，把電子叫做輕子，統稱為基本粒子。隨著各種加速器的出現，物理學家發現了越來越多的基本粒了，到現在已經有近400種了。
在20世紀60年代以前，人們以為基本粒子是組成物質的最基本的東西。1962年一位年方31歲的蓋爾曼教授把已發現的100多種粒子分門別類，列出了一張基本粒子“周期表”，從這張表的空格中，他預見強子是由3種比基本粒子更小的、帶有分數電荷的粒子——亞粒子(u、d、s)構成的。他給這3種亞粒子起名叫誇克。當物理學家們運用這3種誇克來解釋已經發現的所有強子時，理論與實驗結果非常一致，以致很難想象，還會有其他成員進入這小小的誇克家族。
可是，今天發現的J粒子，需要引進新的第四種誇克來解釋它。這無疑是打開了誇克家族的大門，展示了探索亞粒子世界的前景，大大推動了高能物理的發展。不久後，人們發現了許多新的粒子，第五種、第六種誇克也相繼被發現。微觀世界真是奧妙無窮!現在，物理學家們還在不斷地進行新的探索。
1976年10月18日，丁肇中收到了一份來自瑞典皇家科學院的電報：“瑞典皇家科學院今日以1976年諾貝爾物理獎平分頒於美國丁肇中教授和美國布爾頓裏希特教授，以酬謝其在發現一種新的基本重粒子方麵的先驅性工作。”
按照慣例，獲獎者在頒獎典禮上要用本國語言發表演講。可是，丁肇中向瑞典皇家科學院寫了一封信，提出了一個請求：在授獎典禮上，先用中文發表演講，然後再用英文複述。
丁肇中1936年出生於美國密執安州安阿伯城，是美國公民，但原籍是中國山東省日照縣。父母留學美國時生下了他，而且他出生才3個月就被父母帶回中國，小學、中學時代都在中國度過，是在中國長大的。他要先用中文演講，是為了表示他對中國的深摯的愛，表達自己作為中華民族後代的自豪。
他的這一請求使瑞典皇家科學院為難，但經過他的努力，他如願以償。1976年2月10日下午，丁肇中精神抖擻地走上瑞典斯德哥爾摩音樂大廳的莊嚴講台，用流利的中國普通話發表了一篇鏗鏘有力的演講。在短短200多字的演講中，他語重心長地向發展中國家的青年強調了實驗工作的重要性。中華之聲第一次響徹斯德哥爾摩授獎大廳，人們向他報以長時間暴風雨般的掌聲。
丁肇中成為當代著名的實驗物理學家絕非偶然。他走出了一條“興趣＋勤奮＝成功”的成長之路。
在舊中國，丁肇中的童年是在戰火與逃難中度過的。戰爭使他無法進小學讀書。為了給父母分憂，他小小年紀就幹起了家務活。
他的父母都是大學教授，可以說是他的啟蒙老師。丁肇中八九歲的時候，父親常給他講述19、20世紀一些偉大科學家，如法拉第、牛頓、麥克斯韋、愛因斯坦等的故事，給他留下了很深的印象。母親則常告誡他說：“你不管做什麼，一定要努力，要成為一個佼佼者。”他懂得了要成為佼佼者，必須吃大苦、耐大勞，鍥而不舍、百折不撓地奮鬥的道理。聽父母講“龜兔賽跑”的故事後，他嘲笑那隻自滿的兔子，佩服那隻埋頭苦幹的烏龜。心想，做事情“不怕慢，就怕站”。隻要認準目標，一往直前，再遠的路程也可以走完，再高的山峰也可以攀上去。
由於戰亂，他到1949年才進正規的學校。之前，他要補上全部的小學課程，以便考上初中。經過刻苦努力，他一年內把小學的基礎打得紮紮實實，以優異成績考入了中學。
中學開學典禮上，老校長說：“大家一定要努力上進，做一個出類拔萃的學生。自古以來，成大事者不但要有高超的才能，而且還必須要有堅忍不拔的毅力。”丁肇中銘記在心。他暗下決心：一定要全力以赴，爭取“出類拔萃!”他抓緊分分秒秒刻苦努力。“時間是最浪費不起的”這句話成了他的口頭禪。後來，數學、物理、化學和中國曆史成為他幾門拿手的課程，以致在高中畢業時，同學的臨別贈言這樣寫道：“你的理科可以說是班上無敵手，希望你集中全力向理科進攻，發明幾個丁氏定律。”
在中學，丁肇中的興趣有了變化。從小他的父母就不強迫他讀何種書，也不單抓他的考分，總是啟發他的自覺，激勵他的興趣。最初他愛好中國曆史，以後，他逐漸覺得自己搞自然科學更有把握，越來越對探索自然界的奧秘產生了濃厚的興趣。他發現自己熱愛物理，自己真正的興趣和長處是物理。高中畢業時，他確定了自己的奮鬥方向，立誌獻身於物理學。
丁肇中講自己一生所學可以歸納為：選擇自己感興趣的一個學科，透徹地理解它，摒棄一般流行見解，堅持自己的科學觀點，對自己的成就要有所懷疑，並十分仔細地去驗證自己的工作，盡自己的努力為自己的科學領域和社會作出貢獻。
“抓鬥大王”包起帆
20世紀70年代初的一天，黃浦江畔一艘滿裝著原木的輪船，停靠在上海港木材裝卸公司的碼頭邊。
青年裝卸工包起帆，正和另一位曾是他同學的工人一起，像往常一樣，在船上作業，任務是把船上的原木卸到碼頭上來。
那粗粗的原木，輕的500公斤，重的有10餘噸。隻見他們用手指般粗的鋼絲繩將原木一捆捆地綁起，以便讓吊車將它吊出船艙，排列在碼頭上。碼頭上的原木已堆積如山。
這時，一捆被吊得高高的原木在空中打轉，突然，它從上麵滑了下來!
“啊!”同學驚叫一聲。禍從天降!他的十多根肋骨被壓斷，口中噴出鮮血。
包起帆眼見發生在身邊的慘劇，心如刀割……
他17歲初中畢業進公司當裝卸工已經四五年了，深深體會到木材裝卸不僅勞動強度高，而且危險性大，一出事故，工人輕則受傷，重則身亡。它給多少裝卸工帶來過不幸，工人們畏懼地稱它為“木老虎”。
木老虎!我們是在老虎口下工作啊!什麼時候能製服這隻木老虎呢?包起帆悲痛地想。
可是不久，災難卻一次又一次地降臨到他自己頭上。1974年某一天，他在用鋼絲繩捆綁原木，吊車的鐵鉤鉤住鋼絲繩升起時，竟把他的大拇指連同手套拉碎，肉翻出來露出骨頭，鮮血淋漓!
好容易把手傷養好，一次作業時包起帆又被原木壓傷了腿。
同伴們和自己的切身苦難，使包起帆痛下決心，立下誓言：一定要製服木老虎!
包起帆要製服木老虎並非易事。首先是文化、技術水平不行。那是“文革”期間，一場動亂使他失去升學的機會，說是初中畢業，實際隻有初二水平。他開始刻苦學習。
正好他被調到電吊修理組。他積極地向老師傅學了不少技術。同時，他又買了《機械製圖》《鉗工基礎》等書，用晚上時間拚命地學，可大多數內容他一知半解，甚至一點不懂。
於是，1977年包起帆26歲時，他發奮考進上海業餘工業大學，專攻起重運輸機械專業，把專業學習與製服木老虎結合起來。
他邊學，邊設想製服木老虎的方案，可一直沒找到理想的。
一天，他從碼頭走過，看到別的公司在卸船艙裏的黃沙、石子。他們用的是抓鬥。根本不需裝卸工在船艙捆綁，那抓鬥一抓一合，就把黃沙石子輕鬆地抓起移往碼頭……包起帆忽地靈機一動：
哎!裝卸原木是不是也可以用抓鬥呢?
對!我可以想辦法設計一種可以抓原木的抓鬥!
但是，當他把這一想法告訴周圍許多同誌時，大家都搖頭。因為上海港在1958年、1976年曾先後有人搞過用於大船上卸原木的抓鬥，都失敗了。而且，也沒聽說過國外有這種抓鬥。
包起帆沒有氣餒，他想：不搞不行啊!“木老虎”一天不製服，木材裝卸工人的安全就一天得不到保障。何況，以前兩次失敗了，不等於以後就搞不成功；自己具備在船上實際操作的經驗，又學到了理論知識，隻要把全部精力撲上去，相信是能夠搞成的。
在公司領導的支持下，包起帆興奮地幹了起來。他跑圖書館、資料室、情報所，查閱國內外有關木材裝卸知識的資料，找數據，回到家裏搞設計。並用紙板做成模型，反複試驗。
不知用掉了多少紙板、度過了多少不眠之夜、經曆了多少次失敗，在1981年包起帆30歲時，他終於發明了“雙索門機抓鬥”，使原木裝卸工人擺脫了死亡的威脅。
由於這項發明，包起帆獲得交通部優秀科技成果二等獎和日內瓦國際發明新技術展覽會銀獎。
然而，包起帆覺得雙索抓鬥還不理想，操作不大方便，想把它改成單索抓鬥。
業餘大學畢業後，他被調到公司技術科任技術員。一次去北京開會，會上給每位與會者發了支圓珠筆。
看著圓珠筆芯一伸一縮吞吐自如，一個靈感在他腦海中一閃：
圓珠筆構造不複雜，其筆芯伸縮的原理不是可以移植到單索抓鬥的開合機構中去嗎?
他一回上海就多次登門到圓珠筆廠，誠懇求教。並和同誌們一起，三天三夜沒睡覺，創製成了更安全、更方便的單索抓鬥。
包起帆繼續努力，他和同誌們一起創製了6種不同類型的木材抓鬥，構成了港口原木抓鬥機械化裝卸工藝係統，從而使各類事故下降了991%，卸船速度提高了564%，工人勞動生產率提高了248倍。
木老虎被徹底製服了!
包起帆並未就此止步。不久他又向“鐵老虎”進軍。
因為生鐵沉重，輪船吃水太深，無法停靠碼頭，必須通過駁船接運；要由搬運工人將生鐵一塊塊搬上，再一次次地吊上駁船。不僅工作辛苦、不安全，而且效率很低。為了製服“鐵老虎”，他日夜思索。後來又受到一隻民間玩具“紙模老鼠”的啟發：將它背上的繩子一提一放，“老鼠”會在地上來回跑動，這是滾輪受偏心力造成的。他將此原理用在生鐵抓鬥上，製成模型反複試驗，結果發明了“滑塊式單索多瓣生鐵抓鬥”，提高工效88倍，填補了國際港口裝卸工具的一項空白，使我國生鐵裝卸躍入世界先進行列。為此，1986年包起帆榮獲中國發明協會銀獎；1987年獲日內瓦國際發明新技術展覽會金獎。
接著，包起帆又動腦筋解決港口裝卸廢鋼、石頭的難題，發明了“異步啟閉廢鋼塊料抓鬥”。此項發明獲得首屆國際專利及新技術設備展覽會金獎、第80屆巴黎國際發明展覽會金獎等，又一次為國爭了光。為了進一步使裝卸工人從繁重而危險的體力勞動中解放出來，包起帆又花大力氣陸續發明了半剪式散貨抓鬥、電動液壓散貨抓鬥、無線遙控散貨抓鬥、防漏散貨抓鬥……被譽為“抓鬥大王”。