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标  题: 核专家王淦昌发现Σ超子纪实
发信站: 紫 丁 香 (Sat May 29 12:31:37 1999), 转信

1999年5月28日 10:51 中华读书报
　　50年代中期；美国物理学家在质子稳相加速器上相继发现了反质子和反中子
，人们认为对于粒子——反粒子的对称性的认识大体已成定局，反粒子的发现以
及对它们的研究成为科学的前沿问题，同时也成为科技进步的重要标志。美国、
西欧和当时以苏联为首的社会主义阵营在这方面的研究中展开了激烈的竞争。

　　就在这个时候（1956年），王淦昌代表中国来到苏联杜布纳联合原子核研究
所工作。当时，联合原子核研究所正在建造10GeV质子同步稳相加速器，而欧美的
大型加速器也正在建造或已经运行。要在激烈的竞争中取得优势，需要选择最佳
方案。王淦昌以敏锐的科学判断力，结合联合原子核所高能加速器的特点，提出
两个研究方向：一是寻找新的粒子，其中包括各种超子的反粒子；二是系统研究
高核能作用下各种基本粒子产生的规律性。王淦昌亲自负责新粒子的研究工作，
选择了最富有竞争性和挑战性的课题。

　　王淦昌认为对新粒子的探索最好是能观察到该粒子从产生到湮没整个过程的
全部信息，做到最大限度地分析事例并排除偶然因素的干扰，这只有利用加速器
进行实验。较之宇宙线实验，加速器的最大优点是可以人为控制基本粒子的产生
过程，为此利用径迹探测器来观察以及建立气泡室是必要的。王淦昌提出了制作
大体积的丙烷气泡室的建议。从性能上考虑，该气泡室技术较简单，并可利用现
成的磁铁安装在内进行径迹的动量分析。 1958年秋末该气泡室建成，运行稳定
。

　　用什么粒子去轰击丙烷核靶产生各种新奇异粒子，即反超子产生过程的优选
是很关键的。联合所的加速器从能量上讲，可以产生多种π介子和反质子，王淦
昌决定用高能π介子束（7～8GeV／C）作为入射粒子，这在技术上容易做到；其
次利用π介子束入射还可以研究其他广泛的基本粒子相互作用等问题；再则是在
含有π介子的入射系统中没有反重子，如发现反超子，则它就是“真正”在核反
应中“产生”出来的。

　　王淦昌和他领导的小组利用丙烷气泡室拍摄了近10万张照片，其中包含着几
十万次π介子与核反应的事例，要在这众多纷杂的图像中鉴别出待研究的粒子，
必须对这种反粒子的正粒子的基本性质有所了解，并对反粒子的特点勾画出一大
致的图像概貌。王淦昌提出了所谓的“直视鉴别准则”，其中包括：在气泡室内
有效体积里产生核作用过程中要有奇异粒子的产生，这些奇异粒子是可以观测到
的；观察到的待查粒子必须在有效体积内衰变， ……等等。在这些准则的指导
下，每个研究人员在脑海里都有一幅清晰的图像，从而有的放矢地找出待研究的
粒子。

　　在经过艰苦卓绝的工作之后，王淦昌和他领导的小组对一些可能“候选者”
作了鉴别，再从它们中间挑选出最有竞争性的事例，将挑选出的具有最理想径迹
条件的事例进行运动学的定量分析，尽可能对其游离度进行分析以作为佐证，依
靠动量、能量守恒的基本原理，确定该粒子的质量、寿命，并确定其电荷量和衰
变方式，推断衰变的重产物是反粒子。

　　1959年3月9日，令人振奋的最有竞争性的事例终于被发现了！王淦昌他们从
几万张照片中找到了一张反西格马超子Σ事例的图像。他们详细分析其产生过程
，认为产生过程与奇异量子数守恒、重子数守恒等基本对称性没有矛盾，并排除
了所有发现的事件不可能是不同核反应事件的偶然符合，最终确定了这就是要寻
找的Σ超子。

　　王淦昌他们关于发现Σ超子的论文先后在发表苏联《实验与理论物理杂志》
和 中国《物理学报》上。 1960年7月号《物理学报》登载的题为 “8．3GeV／c
的负π介子所产生的Σ超子”一文中，作者们列举了他们找到的一个Σ产生和衰
变的事例及对数据的分析，十分有把握地指出：“上述数据说明我们观察到一种
新型粒子——带电的反超子。”

　　Σ超子的发现进一步证实了任何粒子都有反粒子存在的理论预言。王淦昌小
组的这一重大发现在苏联和中国，甚至在西方都引起了强烈的反响。科学界一致
公认，王淦昌在其中起了主导作用。著名美籍华人科学家、诺贝尔物理学奖获得
者杨振宁曾评价说，联合原子核研究所这台加速器所作的唯一值得称道的工作就
是王淦昌及其小组对反西格马超子Σ的发现。

　　（摘自《世界科技英才录-科学精神卷》上海科技教育出版社1998年 12月第
一版大32开平装定价：16．00元）
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         ------没有比人更高的山，
                   没有比脚更长的路。

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