1979年度诺贝尔物理学奖的获得者是基本粒子理论研究方面卓著成绩的两位美国籍和一位巴基斯坦籍的物理学教授:美国马萨诸塞州坎布里奇哈佛大学教授谢尔登 · 格拉肖与史蒂文 · 温伯格和英国伦敦帝国科学与技术学院教授、意大利德里雅斯特理论物理学国际研究中心主任阿布德斯 · 萨拉姆。格拉肖和温伯格教授“由于他们对基本粒子之间统一的弱和电磁相互作用理论的贡献,包括对弱中性流特性的预言”而被(瑞典)皇家科学院评上诺贝尔奖。格拉肖教授并对第四种夸克“粲”的存在曾经作过预言。他们分别是今年度美国人获得诺贝尔奖金的第二、第三位。同时这两位哈佛科学家又是战后年代里美国获奖人数遥遥领先的获得物理学最高荣誉的蓝绶带物理学奖的第38、第39名美国人。
格拉肖和温伯格教授都是纽约人,今年都是46岁(格拉肖到今年12月5日将是47岁)。格拉肖任哈佛大学莱曼实验室的物理学教授,温伯格任哈佛大学希金斯讲座教授。
萨拉姆今年53岁,在英国剑桥大学念过书,是第一个获得诺贝尔奖的巴基斯坦人。他和温伯格教授曾各自独立地发表过将弱相互作用和电磁力统一起来的温伯格-萨拉姆理论。并且已经以日益增多的实验使这一理论找到了确证。格拉肖教授则对温伯格- 萨拉姆模型结构的预言起了关键作用。
诺贝尔授奖机关说,他们在基本粒子电磁研究方面的成就,“对于这十年里粒子物理学的惊人发展具有重大的意义”。这三位物理学家平均分享八十万瑞典克朗(十九万美元)的奖金。国外的评论说,这是一项好多物理学家——至少不只是他们三位,一直向往和期待着的奖金。
这三位科学家从事于一项高度理论性的基础研究。除了进一步揭示了基本粒子核内的弱相互作用与强相互作用的情况之外,并在太阳能和放射性领域方面带来了有实用意义的结果。
对地球上的生物极为重要的、产生太阳能的氢聚变,主要是由弱相互作用力引起的,它使氢转化为重氢(氘),成为太阳内部链式核反应的第一个环节。如果没有弱相互作用力,太阳能固然不能产生;但如果这种力强多了,那么太阳的寿命将短得使我们太阳系任何行星上的生物都来不及进化。在医学和技术上使用的放射性元素方面,这种弱相互作用力也有实际的应用。另外,它还为鉴定有机古物的年代的所谓14C法提供了依据。
但是,对于这个理论的最严峻的考验之一,是与光子相对应的“中间矢量玻色子”还没有发现。所以有些人就坦率地认为,授奖时机还没有成熟。欧洲核子中心(CERN),这个研究亚核物理学的欧洲中心规划到1982年的实验,可望为这种粒子首次提供直接的证据。
可是授奖的荣誉状把它归功于:对中性流特性的预言和这个理论至此已建立在牢固的基础之上了。
“中性流”这个词儿,是一个同不涉及电荷交换的弱相互作用或多或少有点儿混淆的术语。例如,人们熟知的涉及中子转变成质子,或是质子转变成中子的原子核的弱衰变,在产生一个电子和一个反中微子(或是它们的反粒子)的过程中把过剩电荷带走。这应该是由于核子与电子系统之间的一个带电荷的中间矢量玻色子的发射和再吸收(交换)而发生的。另一方面,中性流相互作用包含一个中性中间矢量玻色子的交换,所以交换了质子,交换了电子等等。
弱相互作用力是极弱的。这些“中性”交换作用完全由被光子之间的类似交换所掩蔽,这些光子之间的交换,产生例如质子与电子间的电磁相互作用力。(实际上,就是这点相似,使两种相互作用力统一在一个为大家所能接受的理论中。)
检测中性流,已经证明是极端困难的。对中性流存在的证明,并不是没有证据上的矛盾的。欧洲核子中心用中微子进行过观察,无论在中性流的存在或是证明统一理论的精确表达形式,中微子的证据渐渐确立为一种给人以深刻印象的主要判据。
自从1934年号称原子弹之“父”之一的意大利物理学家恩里科 · 费米(1938年获诺贝尔物理学奖)提出了第一个关于弱相互作用的理论以来,在前人——其中有美籍华人杨振宁及其同行,所作的贡献的基础上,今年的诺贝尔物理学奖获得者格拉肖、萨拉姆和温伯格在六十年代各自独立进行了一系列工作,提出了一个新理论。接着,这个理论在一系列的基本工作之后,又进一步得到了新发展。
近年来,欧洲核子研究中心和芝加哥附近的费米实验室所做的一系列类似的实验,都获得了与这个理论完全一致的结果。
最近美国加利福尼亚州的斯坦福直线加速器中心以极化电子进行的辉煌实验中,测量出了电磁和中性弱相互作用(电子与质子)间的相干性,也证实了这个预言。
〔据Nature Vol.281 No.5732、美联社10月15日电讯、科学朝日1979年12月号摘译〕