歷史 物理

發現自然之美:諾貝爾物理獎1950

Print Friendly and PDF
撰文者:高崇文
發文日期:2020-06-22
點閱次數:243
  •  

    1950年的諾貝爾物理獎頒給了發現π介子的英國科學家塞西爾·弗蘭克·鮑威爾(Cecil Frank Powell)(1903-1969), 獲獎的理由是發展記錄核反應過程的照相方法以及由此發現了π介子。π介子正是前一年諾貝爾獎的得主湯川秀樹在1935年預測的粒子,它是傳遞長程核力的媒介。當時新的粒子都是從宇宙線的研究所發現的,不過到了五零年代,隨著加速器的發展,粒子物理的重心也隨著改成加速器實驗,鮑威爾士最後一位研究宇宙線得獎的物理學家。
     

    鮑威爾出生於英格蘭肯特郡的湯布里奇,是當地槍匠的兒子。他就讀於劍橋的悉尼蘇塞克斯學院(Sidney Sussex College),於1925年畢業。 之後他在C.T.R. 威爾遜和拉塞福的指導下研究凝結現象,1929年獲得物理學博士學位。拿到學位之前,他在1928年就開始擔任廷德爾(A.M.Tyndall)的研究助理。廷德爾在布里斯托大學H.H. Wills物理實驗室任教,這個實驗室設立於1927年。後來鮑威爾被任命為講師,並於1948年被任命為Melville Wills物理講座教授。他終身都在布里斯托大學服務。1932年,鮑威爾與伊索貝爾·阿特納(Isobel Artner)(1907-1995)結婚,兩人育有兩個女兒。 1936年,他參加了一次西印度群島探險,研究火山活動,他還出現在格拉納達發行的郵票上呢。

    Cecil_Powell

    By Nobel foundation - http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1950/powell-bio.html, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6181985

    在布里斯托大學任職期間,鮑威爾致力於開發用於測量正離子遷移率的技術,確定常見氣體中離子的性質,以及建造和使用考克羅夫特加速器研究原子核的散射。 他還開始開發使用專門的照相乳劑的方法來記錄帶電粒子的軌跡,並於1938年開始將該技術應用於宇宙射射的研究,將照相板暴露在高空中。他與來自義大利的助手朱塞佩·奧基亞利尼 (Giuseppe Occhialini),H。繆爾黑德(H. Muirhead) 和年輕的巴西物理學家塞薩爾·拉特(CésarLattes)合作進行了這項研究。 這項工作導致1946年π介子的發現。這解決了困擾物理界十餘年的謎團。因為科學家曾經誤認1936年發現的渺子是湯川秀樹預測的粒子,但是渺子與原子核交互作用的散射截面太小,無法解釋原子核的性質。發現π介子後才真相大白。
     

    1949年,鮑威爾成為英國皇家學會的院士,並於同年獲得學會的休斯獎章。1950年,他因“研究核過程的照相方法的發展以及用這種方法發現的π介子而被授予諾貝爾物理學獎”,儘管拉特是發現介π子這篇論文的第一作者。但由於諾貝爾獎基金會當時的政策是把講給實驗組的領導者,所以還是只有鮑威爾一人得獎。奧基亞利尼與拉特雖然被提名多次,但始終與獎無緣。
     

    事實上從1939年到1942年印度科學家玻色(Debendra Mohan Bose , JC Bose爵士的侄子)和喬杜里Chowdhuri曾在《自然》雜誌上連續發表了三篇論文,但由於“戰爭年代沒有更敏感的乳膠板而無法繼續研究”。鮑威爾後來在他的書The Study of Elementary Particles by the Photographic Method裡承認:“ 1941年,玻色和喬杜里曾指出,原則上可以區分乳液中質子和介子的軌跡……他們得出結論,許多帶電粒子被他們的板子捕捉到,它們比質子輕……他們方法的物理基礎是正確的,他們的工作代表了通過觀察乳液中的痕跡來確定帶電粒子的矩的散射方法的第一種方法。”實際上,玻色和喬杜里測得的粒子質量非常接近鮑威爾所測得的值。玻色其實也是劍橋畢業,在卡文狄西實驗室訓練出來的傑出科學家,他也是戰後印度物理界的領導人物之一。
     

    從1952年起,鮑威爾就被任命為幾次利用高空氣球飛行前往薩丁尼亞島和意大利波河河谷的探險隊的負責人。除了科學工作之外,鮑威爾在政治上也頗為活躍。1955年,身為世界科學工作者聯合會的成員的他在科學家約瑟夫·羅布拉特(Joseph Rotblat 1908-2005)提出的《羅素-愛因斯坦宣言》中簽名,宣言的簽字者包括11位著名的科學家,其中10人均為諾貝爾獎得主。
     

    鮑威爾也參與了第一屆帕格沃什科學與世界事務大會(Pugwash Conferences on Science and World Affairs)的籌備工作。正如羅布拉特所說,“鮑威爾是帕格沃什運動的支柱。他賦予了它連貫,持久和充滿活力的力量。”鮑威爾主持了帕格沃什(Pugwash)持續委員會的會議,在委員會經常代表著名的哲學家羅素(Bertrand Russell)參加會議,直到1968年為止。
     

    1961年,鮑威爾獲得了皇家勳章,並於當年在歐洲核研究組織(CERN)的科學政策委員會中任職。1967年,鮑威爾被蘇聯科學院( 現在的俄羅斯科學院)”授予羅蒙諾索夫金勳章。得獎理由是“對於在基本粒子物理學方面的傑出成就”。順便一提,羅蒙諾索夫(1711年-1765年)學識非常淵博,俄羅斯詩人普希金曾把他比作「俄羅斯的第一所大學」,說「他是歷史學家、修辭學家、機械學家、化學家、礦物學家、藝術家和詩人,他對一切都曾親身體驗過並深入地研究過」。,被譽爲「俄國科學史上的彼得大帝」。當時冷戰氣氛濃厚,鮑威爾得到蘇聯的肯定也是頗為奇特之事。


     

    C.F.Powell_-_Bench_&_Plaque

    By LSmok3 (talk) - Own work, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=63892408
     

    鮑威爾於1969年8月9日在意大利瓦爾薩西納地區附近的阿爾卑斯山腳下行走時心臟病發作,不幸辭世。 享年六十五歲。歐洲物理學會後來在他的過世地點附近豎起了一塊帶有紀念匾的長凳。

    l

回上一頁