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王淦昌的科学贡献

我国著名的物理学家王淦昌,江苏省常熟人,生于1907521929年毕业于清华大学,受业于叶企孙、吴有训.19301934年间在德国柏林大学攻读物理学,在L.迈特纳指导下从事β衰变能谱的研究.1934年完成《ThB+C+C"β能谱》(同年发表在《物理杂志》上)的论文获得博士学位.19341936年任山东大学物理系教授.19361950年任浙江大学物理系教授,并曾任系主任.19501956年在中国科学院近代物理所任研究员、副所长.19561960年任联合原子核研究所(前苏联的杜布纳)研究员兼副所长、从事基本粒子研究工作.19611978年第二机械工业部(即核工业部)研究所副所长、后任副部长.现任中国核学会理事长,中学科学院院士.

王淦昌对核物理、粒子物理和受控核聚变等方面都做出了重要的贡献,科学研究成绩卓著,在国际上享有声望.他是最先研究实验、探测中微子的物理学家.19421月在美国《物理评论》杂志上发表了题为《探测中微子的一个建议》论文,第一次提出通过二体衰变(原子核K俘获)探测中微子的实验方法和测量73Be原子核K俘获反应的具体建议.在当时探测中微子存在是物理学中一个难题.他在论文中回答了这个有重大科学价值的问题,他写道:中微子的存在不能由它本身的电离效应探知,有希望获得关于它们存在证据的方法,是测量β衰变原子核的反冲能量和动量.在19381939年间,克兰和海尔朋曾用云室测量过β衰变放出的电子和反冲原子核效应很小,值得考虑用另一种方法.

他提出的一种实验方法:就是利用原子核K俘获末态只含有二体这一条件,由测量反冲原子核的能量和动量,而得到中微子的能量和动量,从而探知中微子存在.他认为:当一个β+放射性原子核俘获K壳层电子时,产生的原子核的反冲能量和动量将仅仅与反射的中微子有关,核外电子的效应是可以忽略的.因此,可以较简单仅仅测量反冲原子核的反冲能量和动量,来得出发射中微子的质量和能量.而且,这时因为并不放出连续的β射线,所以所有原子核的反冲是相同的.

他还进一步讨论了Be原子核K俘获的两种不同过程:设中微子的静质量为零,第一个过程的反冲能量约为77eV,第二过程的反冲能量约为它的1/3此外他在1917发表《关于探测中微子的提议》和1956年发表《在云室中观察到的一个K介子的产生及其俘获》两篇有关论文,并一直关心和指导我国测量氘原子核β衰变的中微子静质量的实验工作.

在《物理评论》的论文一发表,马上受到国际物理学界的重视.不久,美国科学家阿伦据此方案首次通过实验证实了中微子的存在.国外科学家作出了公正评价.阿伦在《物理评论》中发表论文,明确说明他是采取王淦昌的建议.1952年布拉特和韦斯柯夫合著的当时第一本全面讲述核物理的教科书中,指出了王淦昌在验证中微子存在方面的作用.1965年西格班主编的核谱学方面经典著作《αβγ谱学》书中,也说明阿伦的工作是采用王淦昌的建议.

19569月,王淦昌在杜布纳期间从事基本粒子研究.195939,他领导的物理小组,在自制的24L丙烷气泡室和10GeV的质子同步稳相加速器,在气泡室中拍摄的4万张照片中,发现了反西格马负超子,这是一个十分完整的反超子产生事例.同年9月,王淦昌小组宣布了这一发现.反西格马负超子的发现,丰富了人们对反粒子的认识,进一步证明任何粒子都有反粒子存在的论断.王淦昌是位爱国者,193312月,他的博士论文通过以著名物理学家冯.劳厄为主考人的答辩.当时有人劝他留下,他毅然决定回国报效祖国.那时从事近代物理研究谈何容易,他先在山东大学后到浙江大学工作.浙江四李的李政道、李寿楠、李天庆、李文涛是他的四个学生.19377月抗战爆发,从此开始迁移、逃亡生活.无论条件多么艰苦,他都从事教学和科研.在广山时期,他配合抗战需要,自编教材开设军用物理课,听课人数非常多.1939年在山时,曾试图用照相底片法寻找由核裂变产生的径迹,还试图用中子轰击镭酸镉来引起裂变.1943年在贵州湄潭浙大理学院提出了关于宙线粒子的一种新实验方法的建议,并指导化学系学生蒋泰龙研究用化学药剂来显示高能射线的轨迹,后来两人合作写了《论γ射线的某些化学效应》的论文.

在此期间,先后发表了《中子的放射性》、《中子与反质子》、《关于初级宇宙线的本性》等十余篇论文.这些论文都是在油灯下写的.在浙江大学湄潭理学院期间,他不仅积极参加各种学术讨论,还参与组织了伽利略逝世三百周年纪念会,以及自19421月开始的中国物理学会贵州分会的历届年会.1944年第十二届年会召开时,英国学者李约瑟夫妇专程到会报告,他也在会上发表了论文.李约瑟称浙大的湄潭理学院为东方的剑桥

19504月,应钱三强的邀请到中科院近代物理所,领导并参加宇宙线的研究.他和同事密切合作,1951年在圆型12英尺的云雾室中拍下了几万张宇宙线穿透簇射的照片.1952年设计磁云室.1954年在云南落雪山海拔3185建造了中国第一个高山宇宙线实验室.1955年起,王淦昌等有关宇宙线上的一批成果陆续在《物理学报》和《科学纪录》上发表,其中,《一个中性重介子的衰变》在1955年的布达佩斯宇宙线物理会议上引起国际同行的关注.当时,我国在宇宙射线方面的研究水平接近国际水平.到1957年,落雪山宇宙线观测站已搜集到700多个奇异粒子的事例,其中有些是稀的.19601224,从杜布纳加回国,他便接受研究原子弹的任务.初期的爆轰实验是在河北省怀来县燕山的长城脚下进行,王淦昌、郭永怀亲临第一线,不辞辛劳,一年内就进行上千次的爆轰实验.

1963年,他来到海拔三千多米的青海高原和新疆塔克拉玛干大戈壁深处,继续进行缩小比例的聚合爆轰实验,并做好原子弹爆炸试验前的准备工作.终于在19641016第一颗原子弹爆炸成功.望着徐徐升起的蘑菇云,他流下了激动的热泪.1967617第一颗氢弹爆炸成功,这震动了全世界,大破大国的核垄断,大长国威.

1969年春,他任九院副院长,同时接受第一次地下核试验的任务.由于高原缺氧,经常是背着氧气袋坚持工作.经过几个月的紧张努力,克服众多困难,终于在1969923成功地进行了第一次地下核实验.王淦昌是激光核聚变的奠基人,1964年,上海光机所把高功率玻璃激光器的输出功率提高到108瓦,发现了一些新现象.同年12月下旬,他提出用高功率激光束打靶实现惯性约束核聚变的设想,并写了一份给国务院的报告,对利用激光驱动热核反应作了基本分析和定量估算.他这没有公开发表的设想与前苏联学者巴索夫的设想非常类似.他们几乎同时独立地提出这一建议.这个建议得到当时中科院副院长张劲夫的支持,这样我国激光惯性约束核聚变的预研工作就走到世界各国前列.非常遗憾,由于文革致使这项科学研究耽误了7年,外国人超过了我们.

1978年底,在他的全力争取下,原子能所建立了惯性约束聚变研究组,并着手建造强流加速器,并达到国际先进水平.王淦昌是核电的倡导者.针对我国能源现状,他积极主张发展核电事业,197810月,他曾与四位核专家联名上书中央,提出发展我国核电的建议.美国三哩岛核电站泄漏事件发生后,又大声疾呼三哩岛事件可以避免,核电是较安全清洁的能源.1980年中共 中央书记处举办科学技术知识讲座,他毛遂自荐给书记处和国务院的领导同志讲课,题目就是《核能-当代重要能源之一》。在王淦昌等有识之士的呼吁和推动下,我国计划建20座核电站,浙江的秦山核电站、广州的大亚湾核电站和金山核电站相继建成,前两个已并网发电.

王淦昌1982年获得国家自然科学一等奖,是中国物理学家第一个在国内获得的最高奖.值得一提的是,1930年他到柏林不久,听到博特报告用a粒子轰击铍核发现一种高能射线,他即提出用云室来研究这种射线的性能.这一设想未能取得导师支持而未能实现,可是一年后查德威克就是通过这样的实验而发现了中子.多么可惜,如实验能实现,诺贝尔物理学奖就可能落在王淦昌和迈特纳身上.

王淦昌学术思想敏税,工作严谨踏实,为我国培养了大批人才,推动我国科学事业的不断发展.他的探测中微子的建议就足以使他跻身于世界著名的科学家之列,而更何况发现反西格马负超子,以及提出激光核聚变的设想.他是中国科学界不可多得的人才,他的名字将载入世界科学史和中国科学史上.他把智慧和精力无私地奉献祖国的科学事业,为我国科学研究作出了重大贡献.