反西格馬負超子的發現
1960年初,由中國物理學家王淦昌領導的研究小組,在前蘇聯杜布納聯合原子核研究所的10GeV質子同步穩相加速器上,通過高能丌一介子與核相互作用,發現了一個荷電反超子——反西格馬負超子,這項成果轟動了世界。
自從1930年英國科學家狄拉克首先從理論預言存在電子的反粒子——正電子,1932年美國物理學家安德遜利用雲霧室從宇宙線中發現正電子以後,實驗物理學家一直在尋找各種粒子的反粒子。如果所有的粒子都有反粒子,這將證明微觀世界中一個重要的規律,就是對稱性,粒子與反粒子的對稱。各種介子的反粒子已經得到確證。科學家利用1955年美國剛建成的60億電子伏質子加速器,很快又發現反質子,接著發現反中子。到1957年,擺在實驗物理學家麵前的一個挑戰性課題,就是尋找反超子。
我國著名物理學家王淦昌教授利用前蘇聯杜布納聯合原子核研究所建成的10GeV的質子同步加速器,果斷地把尋找新奇粒子(包括各種超子的反粒子),作為其領導的實驗小組的主要研究課題。1958年,王淦昌小組建成24升丙烷氣泡室,前後共得到近10萬張氣泡室照片。通過把握研究進程中的每一個環節,1959年3月9日,終於從4萬對底片中,找到了一個產生反西格馬負超子的事例,發現了超子的反粒子——反西格馬負超子。
這是實驗上首次發現的反超子,這項國際上公認的重要科學成果,豐富了人們對於反粒子的認識,填補了粒子——反粒子表上的一項重要空白,從理論上進一步證明了關於任何粒子都存在其反粒子的預言。王淦昌小組的工作,受到各國物理學家的高度讚揚。
黃昆和“黃散射”
中國物理學家黃昆在固體物理學的理論研究方麵成果卓著,從“黃散射”、“玻恩和黃”、“黃——裏斯理論”、“黃方程”到“黃——朱模型”,在固體物理學發展史上建樹了一座座豐碑。多項國際水平的成果,有著巨大的貢獻和巨大的影響。
1947年黃昆發現固體中的雜質缺陷會導致x光漫散射,其強度集中在普通x光衍射斑點附近。提出了這種漫散射係統理論,預言了與固體中雜質相關的x光漫散射。這種漫散射在近20年後被國際上一些科學家所證實和應用,被國際科技界命名為“黃散射”。“黃散射”成為直接有效地研究固體中雜質缺陷的重要手段,通過黃散射的研究可以得到溶質原子周圍位移場的情況。
“玻恩和黃”(Bom and Huang)是《晶格動力學理論》一書的簡稱。1947年,黃昆與當代物理學大師、諾貝爾獎獲得者M·玻恩(Born)合作,共同撰寫了《晶格動力學理論》專著,該書是國際公認的這一學科領域的權威著作,被世界各地的物理學研究者推崇備至,奉若“聖經”一般,它哺育了世界上幾代科學家的成長。
著稱於世的“黃——裏斯因子”是由黃昆和A·裏斯合作拓展的多聲子躍遷理論。1950年他們共同署名發表了《F中心的光吸收和非輻射躍遷理論》,這一開拓性的科研成果,得到國際同行的高度評價,被稱為“黃——裏斯理論”,是近年來研究固體雜質缺陷光譜和半導體載流於複合的奠基性的工作。
1951年,黃昆提出晶體中聲子與電磁波的耦合振蕩模式,後來發現其他物質振動也有類似的與電磁波的耦合模式,”被稱為“葛氏扭擺”和“葛氏峰”
1947年,世界金屬內耗研究領域創始人之一,我國著名金屬物理學家葛庭燧創造性地發明了金屬的內耗測量裝置,並成功地利用該裝置首次發現了晶粒間界內耗峰,被國際科學界譽為“葛氏扭擺”、“葛氏峰”。
1945年,應美國著名物理學家甄納教授之聘,葛庭燧到美國伊利諾斯州芝加哥大學金屬研究所工作,開始用內耗方法研究金屬晶粒間界的力學性質,當時遇到的極大困難是:用聲頻進行測量時,晶粒間界弛豫出現在很高的溫度,因而無法探知晶界弛豫的全貌。於是他決定應用每秒振動——赫茲的扭擺代替傳統的用彈簧片振動的測量。可是當時的某些權威斷言:低頻測內耗裝置有致命的弱點,它會遇到像空氣阻尼、周圍環境振動等難以消除的困難。
葛庭隧在設計製造扭擺的過程中,克服種種困難,終於設計出一個簡單可靠的實驗裝置:利用一個帶擺錘的擺杆,上麵固定一個小鏡子,當擺錘來回扭動時,擺就震動;又利用一個光點源,將光射到小鏡子上,由於小鏡子隨擺振動,其反射的光也來回振動,而反射光點則通過一個帶刻度的尺接受下來。這種扭擺振動頻率不高,每秒一赫茲,可以十分準確地測定振動次數及振幅衰減。就這樣他發明了現在國際上廣泛應用的低頻扭擺內耗儀——“葛氏扭擺”。並利用該裝置發現了晶粒間界內耗峰——“葛氏峰”。
“葛氏扭擺”的特點是可以很方便地測量內耗作為溫度的函數,這樣就可以很方便地測出眾多的物理化學過程聯係的激活能,使內耗的宏觀測量能夠提供試樣內部結構的信息。低頻扭擺內耗儀的發明在內耗的研究領域是一個跨時代的突破,大大促進了國際內耗研究領域的發展。