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丁訓班和我的碩士論文

作者:瀑川  於 2022-3-16 04:33 發表於 最熱鬧的華人社交網路--貝殼村

作者分類:紀實|通用分類:原創文學|已有4評論

 

 丁訓班和我的碩士論文(《秋水長天》)

 

1979年秋,研究生院的課程修得差不多了。這時麻省理工學院的丁肇中教授領導的小組和高能所聯合在玉泉路辦了個訓練班, 簡稱丁訓班。學生在班上學習一些高能物理實驗的基本知識和方法。學成后,部分人會被選送到德國的漢堡。那裡有個高能物理實驗室,得(賽(Desy),其中有台馬克J探測器屬於丁先生的小組。這個小組從實驗數據中發現了三噴注事例,被解釋為兩個夸克和一個膠子

趙忠堯導師介紹我參加這個訓練班,不管將來能否會去德國,但總會學到一些有用的知識。參加這個班的還有幾位105班的同學,鄭林生先生的研究生趙天池,葉銘漢先生的研究生漆納丁和馬宇培。納丁在張鴻欣班長去美國后,繼任105班的班長。我們幾個應當算旁聽的,正規學員有科技大學的馮正勇等,考進丁班的研究生吳守庠、汪堯勛等,還有還幾位年長的老師來自南京大學和上海原子能所。

按照老師的決定,我騎著自行車馱著鋪蓋卷離開林學院,來到高能所,住進新蓋不久的宿舍樓的一層。丁訓班的活動安排在一座新樓里,屬於唐孝威先生領導的應用室,他們與丁肇中小組有密切的合作關係。這個組的大部分科學家都在得賽實驗室分期分批工作過一年,因而對現代高能物理實驗已經有了直接的經驗。主講教師有高能所的鄭志鵬先生(閃爍計數器),郁中強先生(漂移室),張長春先生(在線分析),還有科大的楊保忠老師講程序設計。教學中採用了馬克J探測器的工字形漂移室,我們學會用碳筆加大頭針的方法對室內電場分佈做了物理模擬。應用室當時有一台PDP-11計算機和一台印表機。於是我們有機會在計算機上真刀真槍地編寫Fortran程序,不像在研究生院上課時只能紙上談兵。 

教英語的是英國人小克魯克先生,他父親大衛—克魯克早期來到中國,獻身於教育工作。小克魯克看上去不到30歲,身材有點消瘦。他在中國長大,一口流利的漢語,說起話來比我這土生土長的北京人還油。當然,他的英語也十分標準。他在講課時基本上用英語。有一次,他問大家一個單詞,「梯形」,我自報奮勇說了一個,但是不對。小克魯克風趣地用中國話略帶鼻音說:「蒙啊!」,同學都笑了。開個玩笑,我也沒感到受了羞辱。講過英語課的還有丁先生的秘書馬克思小姐。有一次,她讓每人以一位科學家為題,準備一篇短文。我讀過格柔夫斯寫的《比1000個太陽還亮》,裡邊提到不少科學家的事迹。我對物理學家費密挺佩服的,於是以他為題寫了篇大約幾百字的文章。

1980年春,丁先生派MIT的 陳敏教授來丁訓班授課。作為一個實驗物理工作者,陳敏先生的理論底子也很紮實,他能熟練地推導出反應截面的公式,完成相空間的計算。趙忠堯老師向我們介紹他時,說他給我們帶來了「update」(最新的)實驗物理知識。

訓練班結束前,我們要通過一次考試,不過考試結果不作為選拔去德國的條件。丁肇中先生來到高能所,與訓練班的每個學員交談、面試,每次不過5分鐘。他問我用過什麼探測器,我隨口說閃爍探測器。他問我光電倍增管是什麼型號,我回答說9575B。他問我光電倍增管的產地時,我稍作停頓。此刻坐在旁邊陪同的郁中強老師連忙幫我打個圓場,說「英國的EMI 公司」。接著又問我當地的磁場有多大,我說大約 6高斯。他說大約不行,要知道準確的數字。後來聽說他對下一個學員問到什麼叫黑洞,那個同學回答「引力坍塌」。雖然簡練,但正確。訓練班最後決定的人選中沒有我們四個高能所的研究生。我們沒有垂頭喪氣,畢竟在這幾個月的訓練中學到了不少新的知識。

這是我第二次見到丁先生。第一次見他是1979年,他在友誼賓館做學術報告,介紹他發現J/ψ粒子的過程。他戴著一幅銀色框架的眼鏡,鏡片間有兩道橫樑。丁先生背著手在講台前走來走去,對著坐在前排的幾位著名科學家,一個一個地點評。他說:「王淦昌,久仰大名。」  原來王先生領導的小組在蘇聯的杜布納實驗室發現過一個新粒子,反西嘎瑪(Σ)超子, 那是從蘇聯的加速器發現過的唯一的一種新粒子。很遺憾,沒有得到西方學術界的認可。丁先生說,他發現J粒子的難度很大,相當於在北京下了場大雨,有人要從中找出一個綠色的雨點,這就是丁粒子。丁先生的實驗項目和裝置都是世界一流的,他說:「高能物理只有第一 , 沒有第二 。」體現了一位領軍式科學家的執著與自信。

在丁訓班期間,聽到了一些關於丁先生對下屬嚴格要求的傳聞。科大的楊老師在到達德國漢堡實驗室的第二天,被安排了兩件工作。楊說這兩件工作他都生疏,能否先分派一件給他。丁先生對秘書說,給楊訂一張機票回國。楊只好把兩件工作攬下。丁先生對黨員的秘密組織活動不大滿意,要求小組裡的一切事務都不能瞞著他。他還規定,工作人員在實驗室里不許看書。他不在德國的時候,常在夜裡往實驗室打來電話,詢問工作進展。

第三次見到丁先生是在 1985年,丁先生到斯坦福的斯臘克(SLAC)實驗室開會,有人安排他與斯坦福大學物理系和應用物理系的中國留學生見面交談。他一一詢問了幾個中國學生的學科與導師姓名,有的知道,有的他不知道。                                           

第四次見到丁先生是在19906月,我去MIT參加核物理大會。會上有好幾位著名的物理學家做了講演,包括諾貝爾獎獲得者溫伯格教授,原斯坦福大學物理系主任德克—瓦力西卡教授等。丁先生在講話中說,他在畢業時有好幾個工作(offer)在等著他,然而只有MIT的工作沒有終身頭銜,但他選擇了MIT

1980高能所大院里正在施工,溝溝坎坎,塵土飛揚。應用室被一條大溝與大院相隔。有一次,我透過玻璃窗看見年近80歲的趙忠堯老師,步履蹣跚地走過一個獨木橋,到應用室這邊來。後來我才知道,他是為了我的畢業論文。由於去德國的希望破滅,我必須有個課題做。趙先生年事已高,手頭沒有研究項目。而應用室的唐孝威老師年富力強,學術思想活躍,故而想從他那裡找個題目。看到一位老科學家對工作、對學生如此認真負責,這麼大的歲數還要過幾次獨木橋,我心中十分感動。感謝趙老師對我的關心和付出的努力。

幾周后,趙老師把唐先生和我召集在一起,在他南沙溝的公寓里商討我的論文題目。唐老師已經胸有成竹,建議我使用穆斯堡爾譜儀測量嘎瑪射線的減弱係數。高能所的應用室有個小組,專門開展對穆斯堡爾效應的應用與研究,地點在中關村的生物物理所二樓。他說,當初趙先生的博士論文就是測量伽瑪射線的吸收係數,50年後,他的學生也做起這個課題,很有意思。只不過這次使用的是穆斯堡爾譜儀,伽瑪射線的能量被選定在一個很窄的寬度里,這個工作還沒人做過。由於工作量不大,適合碩士論文。 

於是,我知道了趙先生早期的研究工作以及一個重要發現的故事。20世紀20年代末,趙先生在加州理工學院學習,師從測量過電子電荷的著名物理學家米利根教授,測量伽瑪射線的減弱係數。在實驗中,他發現了能量為0.51MeV(兆電子伏)的伽瑪射線。但是,當時不曉得它的來源。後來,他又到歐洲做過類似的實驗,這支伽瑪射線依然存在。趙老在1930年獲得博士學位。

兩年後,加州理工學院的另一個研究生安德森利用雲霧室從宇宙射線中發現了正電子,即狄拉克先生所預言的那個反粒子。正電子與電子質量相同,電荷相反。正電子的最終命運是被一個(負)電子俘獲,產生湮滅(annihilation)輻射,釋放出兩隻伽瑪射線,每隻的能量都是電子質量,0.51MeV。實際上,趙老師是第一個間接發現正電子的物理學家,然而他卻與諾貝爾獎失之交臂。在那個小會上,我還知道趙老師在49年前到美國去買一台U2加速器,辦好手續后,中國已經變色。趙老師把加速器帶回北京,體現了老一輩科學家當時對新政權的良好願望。

論文選定后的4月上旬,我準備搬到中關村。我騎著自行車先回到家裡,沒想到半路遇上一場豪雨,我也沒有雨衣,中式小棉襖全部浸透,好在也到了換下棉衣的季節。到了中關村,我住在生物物理所大樓後邊的平房裡,與肖建老師的3 位高徒趙維仁、朱偉民和楊桂同學睡在一個屋裡。他們三個和夏毅正在忙於一個叫宏語言的項目。穆斯堡爾小組的組長是計桂全,組員有邵涵如、吳蔚芳和兩個年輕人李士、閻勇 ,他們曾是科大的工農兵學員。這幾個人都容易相處,對我幫助很大。首先,我需要熟悉環境、設備,參加值班,採集數據。同時讀一些有關穆斯堡爾效應的書籍、資料。

穆斯堡爾效應,即原子核輻射的無反衝共振吸收。這個效應由德國物理學家穆斯堡爾先生於1958年在實驗中發現,因此被命名為穆斯堡爾效應,穆氏因為這項工作獲得了諾貝爾獎 。穆斯堡爾譜儀提供了非常精確的測量手段,其能量解析度可高達10-13(十萬億分之一),並且抗干擾能力強,實驗設備和技術相對簡單,樣品無需破損。應用穆斯堡爾效應可以研究原子核與周圍環境的超精細相互作用。由於這些特點,穆斯堡爾效應一經問世,馬上迅速地在物理學、化學、冶金學、礦物學,乃至廣義相對論領域得到廣泛應用。我的論文與這些應用無關,只是在輻射源和共振吸收片及探測器之間放上不同厚度的鋁片,觀測伽瑪射線被減弱的程度。

除了穆斯堡爾裝置,組裡有台4096多道分析器。多道在核子儀器中一般用作脈衝幅度分析器,即把測量到的粒子能量沿4096個格子分開,每個小格相當於一定的能量區間,把記錄到的4000多小格中的事件連接到一起,就獲得了粒子的能譜分佈。在穆斯堡爾裝置中,放射源在不停地做往返振動,故而在這種情況下,多道採用作多路定標的模式。即4096道對應的是與放射源的運動同步的時間。在一定的時間間隔里,放射源的速度是一定的,因而,每個格子記錄的是在狹小時間範圍里發生特定多普勒位移的伽瑪射線。從而完成儀器在某一範圍內對伽瑪射線的頻率的記錄。

我的準備工作包括熟悉設備與學習穆斯堡爾效應的原理,從應用室的趙珍蘭老師處領到厚度一定的鋁片,然後到位於溫泉的一個研究所應用光譜分析確定鋁片的純度。此外還要尋找有關伽瑪射線吸收係數的文獻與數據。這些文獻與數據來自美國的度量衡標準局(NBS),北京圖書館有收藏,我從那裡得到了複印件。

經過兩個多月的時間,準備工作就緒。我用幾周的時間完成了數據採集工作。應用室的李士同學是當時為數不多的會用計算機解譜的人。他幫我把程序和數據用穿孔的辦法記到紙帶上,再通過光電管讀紙帶,輸入到高能所碩大的計算機中。沒有李士同學的幫助,我無法在短時間裡完成這項任務。這項工作的成果刊登到《科學通報》1980年地21期,(王克斌,李士,唐孝威:超高解析度γ射線穿透特性的測量)和《高能物理與核物理》,198105期(李士,王克斌,唐孝威:穿透介質的光子能量的精密測量)。


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發表評論 評論 (4 個評論)

回復 是這樣嗎 2022-3-16 13:43
你的記憶超強,40多年前(甚至文化大革命前)的同學和老師的名字記得清清楚楚!
回復 reflexes 2022-3-16 22:31
回復 瀑川 2022-3-17 08:27
reflexes: 贊
謝謝。
回復 瀑川 2022-3-17 08:42
是這樣嗎: 你的記憶超強,40多年前(甚至文化大革命前)的同學和老師的名字記得清清楚楚!
謝謝,記憶好不敢說。我認為大家如果都寫回憶,會把記憶激發出來。我寫過數碼與記憶,說的就是記憶。小學同學名字記到30個以上,初中20多,高中大學同班的名字都記住了。搖籃一文中的清華老師有三、四個是同學幫助想起來的,不便一一感謝。不少同學認為我有日記。我說沒有。清查516時,就是有幾篇日記也在恐懼中銷毀了。其實,記憶比我好的同學很多,只不過他們沒去回憶,自以為都忘了。至於RAIN MAN 里的達斯汀-霍夫曼具備的是PHOTOMEMARY,他夜裡讀半本電話簿,可以記住姓名和電話號碼。以至於他的弟弟湯姆-可入茲利用他的記憶能力在賭場贏錢,被趕了出去。

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