編者按:他是諾貝爾物理學獎得主,在實驗物理學研究中實現了一個又一個“不可能”。5月19日,著名物理學家丁肇中先生做客中國科學院大學雁棲湖名家大講堂,分享他所經歷的現代物理與個人體會。現場座無虛席,聽眾熱情高漲。“前浪”與“后浪”面對面,迸發出怎樣的火花?風趣話語的背后,藏著怎樣的人生哲理和創新之道?
5月19日一大早,國科大國際會議中心報告廳和分會場內外熱鬧非凡。小雨淅淅中,濃濃的“追星”熱情涌動在雁棲湖校園中。
能如此點燃國科大學子熱情的,是什么樣的“明星”?
隨著開場前接近2分鐘的持續掌聲,諾貝爾物理學獎得主、中國科學院外籍院士、國科大名譽教授丁肇中先生徐徐步入國科大雁棲湖名家大講堂,與“填滿”會場每個角落的學子們,促膝分享“我所經歷的現代物理與我的體會”。講座由國科大黨委書記、校長李樹深院士主持。
六個里程碑式的實驗,串聯起半個多世紀凝練出的科研心得,它們像粒粒珍珠,歷經時光沖刷、困阻磨礪,熠熠生輝。


講座現場
做“不聽話”的“逆行者”
提到丁肇中,很多人都聽過他“火箭發射”般的“天才”學術生涯:26歲拿博士學位,31歲任教授,38歲發現“J粒子”,40歲獲諾貝爾獎……
事實上,丁肇中告訴在場的國科大學子,在自己事業畫卷剛剛展開的28歲那年,他放棄在美國大學的前途,跑到德國新建的電子加速器(DESY),使用與當時專家完全不同的方法,重做了正負電子對實驗。
埋首八個月后,實驗證明:量子電動力學是正確的。
這一結果在1966年“Rochester”會議(現為ICHEP國際會議)上宣布。在這次會議上,他以“不聽專家話”開始,卻以結識諸多未來路上一直緊密合作的專家摯友完滿收官。
這只是丁肇中“多數服從少數”科研勇闖之路的開始。

丁肇中
之后的70年代,丁肇中從事有關光子和重光子的一系列實驗,依然是“無一看好”的狀態:在理論物理學家眼中,高質量的重光子物理意義不大;在實驗物理學家心中,沒有人能完成如此困難的實驗。
信心是自己給的。
英國《曼徹斯特報》曾稱1974這一年為“丁肇中年”:重光子新物質的發現,似乎給“干旱”了好幾年的物理學界降下了難得的春雨,一時間科學界生機勃勃起來。
在創新實驗中實現“不可能”
“相當于北京正在下一場大雨,每秒有100億滴雨,需要找到其中一個紅色的雨滴。”十分應景的巧妙比喻里,丁肇中向學子們闡釋了當年“從e+e-信號中找新的重光子”所需要的背景分辨率究竟有多高。
面對“此前所有關于重光子的實驗均無確切結果”的“不毛之地”,丁肇中做出了“在更高能量的加速器上做一個最精密的探測器”的創新實驗布局。
這張似乎只能用“更”和“最”形容的未知“圖紙”,自然就約等于很多團隊眼中的“不可能”,讓丁肇中和團隊在歐洲核子中心和費米實驗室相繼吃到閉門羹。后來,經過團隊努力,這個藍圖才最終繪就在美國布魯克海文國家實驗室相關提案中。

講座現場
“這里是粒子探測器,這里是磁鐵……其實我這套實驗設計原理都是從DESY的實驗中發展而來……”丁肇中指著幻燈片上自己接近50年前設計的實驗圖紙,如同介紹自己珍藏多年的心愛寶物。
“對于物理實驗者來說,設計精密的、多重測量的儀器是至關重要的。”這件事,丁肇中一直引領著國科大代代學子身體力行。
多年來,國科大多位崗位教師和研究生在丁肇中的帶領下,深入參與阿爾法磁譜儀實驗的數據分析工作。此外,還有歐洲核子中心大型強子對撞機LHCb實驗、北京正負電子對撞機——北京譜儀III實驗、高海拔宇宙線觀測站實驗、江門中微子實驗、中國散裂中子源實驗……這些高能物理大科學裝置旁,始終忙碌著國科大師生的身影。

講座現場
“這就是為什么我們要遠離地面,在太空中探測的原因。”在回答2022級粒子物理與原子核物理專業碩士研究生楊玉明關于AMS探測反氦的問題時,丁肇中對國科大學子重申了利用“創新實驗”抵達“不可能”的殷切期盼。
“我不敢多說”
繼3天前在中科院高能物理所講座后回答提問時幽默自嘲“我的建議兒女從來不聽”之后,面對2022級輻射防護與環境保護專業碩士研究生徐嬌的提問,丁肇中再次詼諧表示“我不敢多說”,引得全場師生的歡笑。
“目前在Higgs粒子之后,標準模型中的粒子已經全部被找到。那么從物理直覺上來看,您覺得這個大家庭中,會不會還能再找到新成員呢?”

丁肇中
認真聽完學生拋出的問題,丁肇中表示,“我的想象是沒有意義的。”他用幾次重大科學發現仍未完全揭示更深層物理規律的科學史趣聞,娓娓道來自己多年來作為科學家的一份堅守和誠懇:“任何物理學家推測將來都是很危險的事情,所以我不敢多說……”
“宇宙是最廣闊的實驗室,而我們對宇宙的認識是很有限的。”談到對宇宙認知的無限深入,談到國際空間站上的阿爾法磁譜儀(AMS)直通2030年的發展規劃,談到倍受關注的對撞機發展未來,丁肇中謙卑誠懇的語氣中又透露出難以掩藏的科學家“雄心”,字里行間,滿懷對未來高能物理科技飛躍、對下一輩未來科研青年的信心和想象。“AMS所有的觀測結果將帶來對宇宙的全新認識,它也將不斷擴展、顛覆我們對宇宙的認識。”
“他們有想象力,他們有發展新技術及領導國際合作的經驗和能力。他們可以主持最前沿的實驗物理,繼續為人類知識做出重要貢獻……”
報告停在最后一頁幻燈片,在場學子幾乎不約而同舉起手機鄭重定格,仿佛想要并肩“接住”老一輩遞過的“接力棒”。

講座現場

國科大向丁肇中(右二)頒贈人物素描肖像
2022級生物化學與分子生物學專業碩士研究生孟煜睿記得,自己在丁院士最后講到“合作”時,不自覺地環顧了一下周圍一同聽講的同窗們。“在這個飛速發展更需緊密合作的新時代,我們只有并肩協作,銳意進取,才能迸發出足夠向前攀登的力量。”
“不管是不是這個專業,是否能聽懂所有的專業語匯,與科學家面對面時,那種名家風采的感染最為珍貴。”看著會場內的火爆場面,材料科學與光電技術學院劉向峰教授倍感欣慰,“獲得知識只是一方面,更重要的是能感悟到透過故事傳遞出的學術理想和人生規劃。”
丁肇中先生分享的六點體會
一、不要盲從專家的結論。
二、對于物理實驗者來說,設計精密的、多重測量的儀器是至關重要的。
三、做基礎研究要對自己有信心,做你認為正確的事,自然科學的發展是多數服從少數,不要因為大多數人反對而改變你的興趣。
四、對意料之外的現象要有充分的準備。
五、對于國際合作而言,要選科學上最重要的題目,引起參加國科學家的最大興趣,同時,對貢獻大的國家,要有優先的認可,并使之得到國際上的公認,才能得到參加國政府長期的優先支持。
六、每個受到反對的實驗,都發展出了新的儀器,使實驗成功。有很多優秀的中國科學家對實驗做出了重要的貢獻。
相關信息:
丁肇中先生于1959年獲美國密歇根大學物理學學士和數學學士學位,1962年獲密歇根大學物理學博士學位。現為中國科學院外籍院士、美國國家科學院院士、藝術和科學院院士、麻省理工學院講座教授、阿爾法磁譜儀實驗發言人。
丁先生長期從事高能物理實驗,精確檢驗粒子物理標準模型的量子色動力學和電弱統一理論,尋找超出標準模型的新粒子和新的物理現象,取得了一系列重大成果。1965年,發現反氘(dāo)核。1974年,發現第4種夸克的束縛態——J粒子,并因此獲1976年諾貝爾物理學獎。1979年,發現膠子,是另一項諾貝爾獎級別的重要工作。1989年,確定中微子種類的數目只有三代。1994年起,領導阿爾法磁譜儀實驗,在空間尋找反物質和暗物質。
一直以來,丁先生非常關心中國科教事業的發展,熱心培養中國高能物理科學人才,經常選拔中國青年學者去他所在的團隊工作,也因此于1996年獲得中華人民共和國國際科學技術合作獎。國科大核科學與技術學院院長、中科院高能物理研究所所長王貽芳院士,就曾于1984年通過招收考核后赴歐洲核子中心,參與丁先生領導的高能正負電子對撞機物理實驗。2014年,丁先生接受國科大聘任,擔任國科大名譽教授。
媒體報道:
【中新網】丁肇中勉勵青年學子:不盲從專家結論 做認為正確的事
【中國科學報】丁肇中:見重要科學家,我通常會帶著孩子一起
【光明日報】丁肇中:做基礎研究要對自己有信心
【光明日報】“做基礎研究要對自己有信心”——記丁肇中與國科大學子分享科研心得
【新京報】諾獎得主丁肇中做客國科大,勉勵青年學子“做認為正確的事”