科学的发现往往是成双的。美国西海岸的伯顿·里希特博士通过不同的思路和实验手段,也发现了新粒子。谁先发现了J粒子?这成了当时的热门话题。
1.里希特博士的发现
正当丁肇中的研究小组发现了J粒子,为J粒子进行验证的时候,远在2000英里外的加利福尼亚州的斯坦福直线加速器中心实验室的一个研究组,也独立地几乎同时有了这个发现。
这个实验小组是由伯顿·里希特博士领导的。
伯顿·里希特博士1931年3月22日生于美国纽约市的布鲁克林。他从小就非常聪明,上小学和中学时,各门成绩优异,尤其对物理学感兴趣,14岁时即考入麻省理工学院攻读物理学,在大学时期开始研究磁学方面的问题,1952年获得理学学士学位,1956年因物理学的研究获得了哲学博士学位。由于对基本粒子的研究感兴趣,他就到斯坦福大学高能物理实验室搞科研工作。
1956年到1959年,他在斯坦福大学担任助理教授,1963
年升为副教授,1967年升为教授。
他在斯坦福高能物理实验室,是建造第一对电子储存环的成员之一,使强烈的粒子射线在这种机器中互相碰撞,可以研究量子电动力学理论的有效性。
20世纪60年代,伯顿·里希特博士设计出了斯坦福正电子加速环,它能使更多的高能粒子碰撞。
1974年6月,里希特领导的实验小组,在斯坦福大学直线加速器中心的实验室就是在这种机器上进行实验的。他们在正负电子对撞机上测量正负电子相互作用时,发现了一个形迹可疑的新粒子。
但这时,他们未能把实验继续进行下去,他们的仪器需要维修和改装。这样,经过两三个月的对仪器设备的维修、改装的调试工作,他们于10月份又开始了重新实验。
在实验时,当粒子束的能量上升到31亿电子伏特时,他们又观察到了那个可疑的波峰。实验小组的人都很兴奋,他们意识到已经观察到了一个新的粒子。
伯顿·里希特博士带领实验小组的成员,经过一个月的奋战,于11月9日,宣布发现了一个新的较大的强子,他们把它命名为ψ粒子。伯顿·里希特说:“我们所发现的是一个新的稳定原理,有东西把那种大粒子长时间地聚合在一起,我想知道到底是什么东西。”
在ψ粒子发现后10天,里希特领导的实验小组在质量37亿电子伏特附近发现了第二个狭共振峰,从而又发现了ψ1新粒子。
丁肇中教授和里希特教授几乎在同一个时间里发现了同一种新粒子,他们的实验组又各自为自己发现的新粒子分别命名为J粒子和ψ粒子。究竟是谁最先发现了这个新粒子?他们能不能为这个新粒子的命名取得一致意见?这一时成了物理学界的热门话题,也成为新闻媒体关注的热门新闻。
2.“我欠史威兹先生十美元”
1974年11月,当丁肇中实验小组和伯顿·里希特的实验小组各自宣布发现新粒子以后,究竟是谁发现了新粒子的争论,愈演愈烈。
美国的《纽约时报》和《科学》杂志,都发表了登载不同意见的文章讨论这件事。《科学》杂志甚至一反以往的例子,发表了丁肇中和里希特讨论新粒子的有关书信、备忘录等,试图澄清这个问题。
但事与愿违,新闻媒体越是想澄清这个问题,试图平息人们的议论,反而越激起人们的好奇心,人们对这个事件的兴趣更浓烈了,各种传言闹得沸沸扬扬,各种议论传得到处都是。
当时,有一些传言到了丁肇中的耳朵里,丁肇中对这些传言毫不在意,表现了恢宏的气度。他说:“谁做到了什么,谁先发现了什么,大家心里有数,别人也看得清楚,其实没有什么可争的。”
后来,美国物理学家史威兹先生向新闻界讲了一件他和丁肇中打赌的故事,才多少平息了这件谁先谁后的风波。
史威兹先生是斯坦福大学的教授,他领导的一个实验小组正在做一项高能物理实验,是他接替丁肇中实验小组,使用欧洲核子研究中心的高能加速器的。
1974年8月至10月,丁肇中尽管没有对外正式公布发现新粒子的情况,但他的研究小组的成员私下里已经把消息透露出去了,史威兹教授也听到了一些他们研究的进展情况。
后来,史威兹领导的实验小组接替丁肇中实验小组使用高能加速器的时期临近了,史威兹的实验小组为此在做着各种实验的准备工作,到时好顺利地投入实验之中。
这时,欧洲核子研究中心加速器管理局的负责人告诉史威兹先生,高能加速器要稍晚一段时间才能供他们使用,请他能够谅解。当史威兹先生询问原因时,这位负责人告诉他,丁肇中实验小组还在使用它,并且实验到了关键阶段,正在验证一颗新粒子的存在。
史威兹先生知道了丁肇中有了重大发现,他想了解发现的详细情况。
一天,史威兹先生以接替使用欧洲核子中心的高能加速器为由,突然来拜访丁肇中教授,表明希望知道他的实验小组所得的结果。
在丁肇中的实验室里,史威兹先生说,已经知道他们发现了新的粒子,希望丁肇中给他介绍一下有关情况。
丁肇中显得很被动,他不想在这个时间、地点,非正式地向史威兹透露有关J粒子的情况。他涨红着脸,尴尬地向史威兹保证说他还没有任何发现。
史威兹说有发现,丁肇中说没有发现,两个人就这样僵持了一会儿。
停了一会儿,丁肇中握着史威兹教授的手,微笑着说:
“这样吧,如果我有所发现的话,我愿意输给你十美元。”史威兹先生说:“好吧!”他欣然接受了丁肇中的建议,他的手和丁肇中的手握在了一起。
史威兹先生走后,丁肇中回到了他的房间里,在备忘录里,写下了这样一句话:“我欠史威兹先生十美元。”
当丁肇中在11月正式宣布发现了J粒子后,立即送了十美元给史威兹先生。
1974年11月11日,美国西海岸斯坦福大学直线加速器中心实验室的负责人潘诺夫斯基教授访问了史威兹先生。
潘诺夫斯基教授问史威兹先生:“听说你和丁肇中教授打了赌?”“是的,他不愿意向我透露发现新粒子的情况,所以和我打了赌。”史威兹先生回答说。接着他又说:“在8月份,我就听说丁肇中教授在布鲁克海文国家实验室已经发现了新粒子,10月22日并有广泛的讨论,所以我敢同他打赌。”
丁肇中后来在他的著作中说:“事实上,当我跟史威兹先生打赌之时,已经有许多人知道了有关我们发现J粒子的事。在10月份的最后一星期里,我和我的研究小组人员,都接到许多查询我们发现的电话,而且有人建议我们尽早公开发表。”
3.公开发表J粒子的研究成果
丁肇中在同事们的催促下,终于同意向外公开发表发现J粒子的结果。
1974年11月11日,丁肇中教授应邀到美国西海岸斯坦福大学,参加在斯坦福大学直线加速器中心的实验室里召开的关于高能物理研究的一次学术讨论会议。
参加会议的是欧美各国的物理学界的名流,大家在一起切磋讨论,发表不同的意见,就高能物理的现状、发展展开争论,会议开得很成功。
午饭后,丁肇中教授和该加速器中心实验室的负责人潘诺夫斯基一起散步。
潘诺夫斯基对丁肇中说:
“你知道吗?我们这里的一个实验小组观察到了一个新粒子的可疑迹象。”
“是什么可疑迹象呢?”丁肇中问道。
“他们测量出了K值在E=31亿电子伏特附近时发现了高峰。在这里发现了新的粒子。”
丁肇中心里一阵惊疑,这不和我们发现的结果一样吗?都是在31亿电子伏特附近发现的尖峰。难道科学的发现真的就这么相似吗?
“他们已经对这个新粒子确定了吗?”丁肇中又问道。
“是的,他们已经把这个新粒子命名为ψ粒子。”
丁肇中心里清楚了,他们已经和斯坦福大学直线加速器中心的一个实验组共同发现了这个新的粒子。
他感到事不宜迟,必须立即发表发现J粒子的实验结果。他连夜打电话给他的研究小组,说出了他的决定。
这是一次发现新粒子的竞争,走在前面的人是发现者;走在后面的人,就是一个证明者。
丁肇中和他的实验小组迅速行动了起来。
11月6日,丁肇中曾拜访了美国的权威杂志《物理评论通讯》的编辑特里格先生,询问该杂志过去不经过审查发表论文的规定是否仍然有效,特里格向他作了肯定的答复,丁肇中又和他商量了发表论文的一些细节。
1974年11月12日,丁肇中教授把发现J粒子的论文交给了特里格先生,并恳求特里格先生能尽快安排发表。