物理学诺贝尔奖得主,粒子物理学家 Burton Richter 于 7 月 18 日去世,享年 87 岁。Richter 于 1974 年做出的发现为基本粒子和基本力的标准模型奠定了重要基础,Richter 后来成为美国政府科学顾问,参与美国能源部的重建工作,为美国的科学政策制定做出巨大贡献。
纽约城市大学物理学家,Michael Lubell 说:“Richter 是那种从不说‘自己做了什么’,但专心工作的人。”
1974 年,Richter 和他的团队在斯坦福直线加速器中心(现为 SLAC 国家加速器实验室)将高能电子和正电子结合产生出一种被 Richter 称为 ψ 的新粒子。ψ粒子由一个名为粲(读作 càn)夸克和它的反粒子反粲夸克组成。而位于纽约的布鲁克黑文国家实验室的一个团队,也几乎在同时发现了该粒子,但他们称之为 J 粒子。当前的物理学家们,则将两个名字合了起来,称之为 J /ψ 介子。
这一发现极大地扩展了科学家对夸克的认知,推动了粒子物理学在接下来几年发生了巨大的改变,因此也被称为“十一月革命”。在当时,夸克粒子仅仅在几年前才被 SLAC 国家加速器实验室发现。最初,科学家发现质子和中子由三个夸克构成,这些夸克有上夸克和下夸克两种。但根据标准模型理论,科学家认为自然界中应该还存在着第三类和第四类夸克,其中的第三类被称为奇夸克,而 ψ 的发现则证实了第四种夸克的存在。但更为重要的是,ψ 为一种特殊理论(GIM 机制)提供了理论基础,该理论则解释了不同类型的夸克会如何通过弱核力(weak nuclear force)而成对出现。密歇根大学安娜堡分校的理论家 Gordon Kane 说:“在 J /ψ被发现以前,关于夸克是什么以及它们的性质有很多猜想,而 J /ψ 的发现,印证了这些猜想中正确的那一个,这便是 J /ψ 介子的重要性。”
▲图 | 1974 年发现 ψ 粒子的文章发表在《Physical Review Letters》上
“GIM 机制”理论的缔造者之一,波士顿大学理论物理学家,Sheldon Glashow 说:“两个实验室同时发现 J /ψ 介子对物理学来说是一个革命性时刻,当时听闻后的每个人都很兴奋。”在 J /ψ 被发现后,麻省理工学院的 Richter 和 Samuel Ting 也因此于 1976 年获得了诺贝尔物理学奖。而在几十年的发展后,现代物理学中的有总共六种夸克,可以像 GIM 机制所描述的那样相互作用。
除了发现 J /ψ 介子,Richter 还以其在构建粒子加速器方面上的专业知识而闻名。他设计了斯坦福正电子 - 电子加速器环(SPEAR),也就是他的团队做出发现 J /ψ 介子的那台对撞机。曾在斯坦福大学工作的固态物理学家 Arthur Bienenstock 说:“Richter 对其他领域的想法也非常开放,例如,他认为使用由 SPEAR 产生的 X 射线同时也可用于在固态物理和材料科学中的实验研究。”而按照 SPEAR 的发展规划,它最终成为一种名为斯坦福同步辐射光源(SSRL,Stanford Synchrotron Radiation Lightsource)的 X 射线源同步辐射设施,供更广泛的科学界用户使用。
▲图 | 傍晚的 SSRL
在后来的科研生涯中,Richter 还将兴趣扩展到了核电、能源技术和气候变化上。纽约城市大学物理学家,Michael Lubell 说:“华盛顿的决策者都认真对待他的意见。例如,我还在 APS 时,和 Richter 说服国会和白宫重组能源部,确立能源部的地位,以创立一个单独的科学副部长职位,而不是由一个副部长掌管整个部门。”
此外,Richter 还于 2008 年帮助当时即将上任的奥巴马总统敲定了价值 200 亿美元的“科学研究项目”,由国会 2009 年通过的美国复苏与再投资法案提供资金支持。
很多人对 Richter 的印象都是比较强硬,但友好而有原则。Bienenstock 回忆说,他和里希特经常就 SLAC 加速器与 SSRL(最初是一个独立的国家实验室)共享的事情上发生矛盾,但当两个实验室正式于 1992 年合并时,Richter 完全支持 SSRL 的工作,他和 Richter 也因此成为了好友。
Glashow 对这一印象表示认同。2016 年时,Glashow 曾为十几名能源问题和气候变化的新生讲课,并决定选用 Richter 于 2010 年出版的“越过谜团,发现真相:21 世纪的气候变化与能源(Beyond Smoke and Mirrors: Climate Change and Energy in the 21st Century)”一书为参考教材。而当 Glashow 将这一决定告诉 Richter 时,Richter 立马就给 Glashow 送了 12 本书,并亲自为每个学生在书上题字。
编辑:郝梦夷 实习生奚清逸
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来源:公众号DeepTech深科技