對科學家們來說創新精神最重要。

——朱棣文

1974年11月10日,美國麻省理工學院華裔教授丁肇中領導的實驗小組發現了“J”粒子,轟動了沉寂了10多年的高能物理學界。

“J”粒子的發現,是高能物理學領域基本粒子科學的重大突破。那麼,“J”粒子究竟是怎麼一回事呢?

我們知道,在浩渺無邊的宇宙中,一切物質都是由微小的原子組成的,而原子又是由原子核和繞核高速旋轉的電子所組成。其中,原子核由質子和中子組成,再往下分,則是各種各樣的粒子,它們被科學家們統稱為“基本粒子”。

迄今為止,科學家們已發現了200多種基本粒子。不過,丁肇中所發現的“J”粒子非常獨特,它不僅質量很重,而且壽命很長。它的壽命為10-20秒,即在小數點後還要加19個“0”,為一萬億億分之一秒。看似如此渺小的短暫,但同其他相近的基本粒子相比,它的壽命要長1萬倍。

“J”粒子的發現是丁肇中長期從事基本粒子研究的心血結晶。

“作為一位科學家,最重要的是不斷探尋教科書以外的世界,對於自己從事的科學研究有更深一層的理解,有能力去獨立思考各種物理現象的本質。麵對占壓倒優勢的反對意見,能從容不迫地去迎接挑戰。”正是基於這種善於獨立思考,勇於科學探索的精神,丁肇中成功地捍衛了量子電動力學的正確性,也為“J”粒子的發現打下了紮實的理論基礎。

20世紀60年代中期,美國哈佛大學和康奈爾大學的一些物理學權威的實驗結果似乎證明了量子電動力學的錯誤,並且得到了許多人的讚同。然而,當時尚未成名的青年助教丁肇中並沒有盲從權威。他感到很困惑:長期以來,量子電動力學的所有理論和實驗都是正確的,為什麼現在突然說它錯誤了呢?丁肇中認為很有必要重複實驗,以得到進一步驗證。然而,誰會理會一位名不見經傳的年輕助教的建議呢?

有道是“初生牛犢不怕虎”,丁肇中並沒有泄氣。“我做實驗是基於我對事物的理解,而不是為著理論上的爭執。因此,我決定不顧多數人的反對,去完成這個實驗。”血氣方剛的他以驚人的毅力在短短幾年內完成了實驗,找到了哈佛大學教授們實驗失敗的原因,從而證實了量子電動力學的正確性。由此,他一舉成名。

在這個實驗的基礎上,丁肇中緊接著又做了一係列相關的實驗,係統地研究了光子的特性並且嚐試尋找重光子類粒子。1971年,在紐約的實驗室裏,丁肇中借助複雜的精密的高能加速器開始了尋找新粒子的艱苦曆程。

什麼是高能加速器?眾所周知,太陽的能量是很大的,但高能加速器可以在瞬間產生相當於1萬個太陽的單位能量,它能把質子加速到10億以上直到幾千億電子伏特,用這種加速器能打出各種各樣的基本粒子。

這次實驗不僅費用昂貴,風險大,而且異常艱巨。丁肇中有一個生動的比喻:“在雨季的時候,一個像波士頓這樣的城市,一秒鍾之內也許要落下千千萬萬顆雨滴,如果其中的一滴雨有著不同的顏色,我們就必須找出那滴雨。”

盡管尋找新粒子的征程如此艱難,丁肇中的執著追求卻絲毫未改。功夫不負有心人,1974年8月底的一天,丁肇中及其合作者們終於有了異常的發現:他們將一束能量很高的質子流打在鈹的原子核上,發現了一個質量比質子大上多倍的新粒子。

然而,科學實驗容不得半點偏差,一向以嚴謹著稱的丁肇中陷入了冷靜的思考:會不會是計算器讀數錯誤?還是儀器的偏差造成假象?他用不同的方法進行實驗,並且反複檢測了各種儀器的精確性。經過兩個月縝密的反複實驗確證後,他才於1974年11月10日宣布了這一偉大發現,並把它命名為“J”粒子(因為英文字母“J”和中文“丁”形狀相像)。與此同時,美國斯坦福大學的裏希特教授也發現了這種粒子。

“J”粒子是數十年來高能物理學最重大的發現,為此,丁肇中和裏希特於1976年共同登上了諾貝爾物理學獎的領獎台。

一個自信的人,必須擁有清醒的頭腦以及獨立思考、勇於探索的精神品質。獨立思考是思維極其重要的特質,是人進行創造活動的前提。在學習和生活中,我們要有意識地培養自己獨立思考和勇於探索的品質。