丁训班和我的硕士论文

作者:瀑川  于 2022-3-16 04:33 发表于 最热闹的华人社交网络--贝壳村

作者分类:纪实|通用分类:原创文学|已有4评论

 

 丁训班和我的硕士论文(《秋水长天》)

 

1979年秋,研究生院的课程修得差不多了。这时麻省理工学院的丁肇中教授领导的小组和高能所联合在玉泉路办了个训练班, 简称丁训班。学生在班上学习一些高能物理实验的基本知识和方法。学成后,部分人会被选送到德国的汉堡。那里有个高能物理实验室,得(赛(Desy),其中有台马克J探测器属于丁先生的小组。这个小组从实验数据中发现了三喷注事例,被解释为两个夸克和一个胶子

赵忠尧导师介绍我参加这个训练班,不管将来能否会去德国,但总会学到一些有用的知识。参加这个班的还有几位105班的同学,郑林生先生的研究生赵天池,叶铭汉先生的研究生漆纳丁和马宇培。纳丁在张鸿欣班长去美国后,继任105班的班长。我们几个应当算旁听的,正规学员有科技大学的冯正勇等,考进丁班的研究生吴守庠、汪尧勋等,还有还几位年长的老师来自南京大学和上海原子能所。

按照老师的决定,我骑着自行车驮着铺盖卷离开林学院,来到高能所,住进新盖不久的宿舍楼的一层。丁训班的活动安排在一座新楼里,属于唐孝威先生领导的应用室,他们与丁肇中小组有密切的合作关系。这个组的大部分科学家都在得赛实验室分期分批工作过一年,因而对现代高能物理实验已经有了直接的经验。主讲教师有高能所的郑志鹏先生(闪烁计数器),郁中强先生(漂移室),张长春先生(在线分析),还有科大的杨保忠老师讲程序设计。教学中采用了马克J探测器的工字形漂移室,我们学会用碳笔加大头针的方法对室内电场分布做了物理模拟。应用室当时有一台PDP-11计算机和一台打印机。于是我们有机会在计算机上真刀真枪地编写Fortran程序,不像在研究生院上课时只能纸上谈兵。 

教英语的是英国人小克鲁克先生,他父亲大卫—克鲁克早期来到中国,献身于教育工作。小克鲁克看上去不到30岁,身材有点消瘦。他在中国长大,一口流利的汉语,说起话来比我这土生土长的北京人还油。当然,他的英语也十分标准。他在讲课时基本上用英语。有一次,他问大家一个单词,“梯形”,我自报奋勇说了一个,但是不对。小克鲁克风趣地用中国话略带鼻音说:“蒙啊!”,同学都笑了。开个玩笑,我也没感到受了羞辱。讲过英语课的还有丁先生的秘书马克思小姐。有一次,她让每人以一位科学家为题,准备一篇短文。我读过格柔夫斯写的《比1000个太阳还亮》,里边提到不少科学家的事迹。我对物理学家费密挺佩服的,于是以他为题写了篇大约几百字的文章。

1980年春,丁先生派MIT的 陈敏教授来丁训班授课。作为一个实验物理工作者,陈敏先生的理论底子也很扎实,他能熟练地推导出反应截面的公式,完成相空间的计算。赵忠尧老师向我们介绍他时,说他给我们带来了“update”(最新的)实验物理知识。

训练班结束前,我们要通过一次考试,不过考试结果不作为选拔去德国的条件。丁肇中先生来到高能所,与训练班的每个学员交谈、面试,每次不过5分钟。他问我用过什么探测器,我随口说闪烁探测器。他问我光电倍增管是什么型号,我回答说9575B。他问我光电倍增管的产地时,我稍作停顿。此刻坐在旁边陪同的郁中强老师连忙帮我打个圆场,说“英国的EMI 公司”。接着又问我当地的磁场有多大,我说大约 6高斯。他说大约不行,要知道准确的数字。后来听说他对下一个学员问到什么叫黑洞,那个同学回答“引力坍塌”。虽然简练,但正确。训练班最后决定的人选中没有我们四个高能所的研究生。我们没有垂头丧气,毕竟在这几个月的训练中学到了不少新的知识。

这是我第二次见到丁先生。第一次见他是1979年,他在友谊宾馆做学术报告,介绍他发现J/ψ粒子的过程。他戴着一幅银色框架的眼镜,镜片间有两道横梁。丁先生背着手在讲台前走来走去,对着坐在前排的几位著名科学家,一个一个地点评。他说:“王淦昌,久仰大名。”  原来王先生领导的小组在苏联的杜布纳实验室发现过一个新粒子,反西嘎玛(Σ)超子, 那是从苏联的加速器发现过的唯一的一种新粒子。很遗憾,没有得到西方学术界的认可。丁先生说,他发现J粒子的难度很大,相当于在北京下了场大雨,有人要从中找出一个绿色的雨点,这就是丁粒子。丁先生的实验项目和装置都是世界一流的,他说:“高能物理只有第一 , 没有第二 。”体现了一位领军式科学家的执着与自信。

在丁训班期间,听到了一些关于丁先生对下属严格要求的传闻。科大的杨老师在到达德国汉堡实验室的第二天,被安排了两件工作。杨说这两件工作他都生疏,能否先分派一件给他。丁先生对秘书说,给杨订一张机票回国。杨只好把两件工作揽下。丁先生对党员的秘密组织活动不大满意,要求小组里的一切事务都不能瞒着他。他还规定,工作人员在实验室里不许看书。他不在德国的时候,常在夜里往实验室打来电话,询问工作进展。

第三次见到丁先生是在 1985年,丁先生到斯坦福的斯腊克(SLAC)实验室开会,有人安排他与斯坦福大学物理系和应用物理系的中国留学生见面交谈。他一一询问了几个中国学生的学科与导师姓名,有的知道,有的他不知道。                                           

第四次见到丁先生是在19906月,我去MIT参加核物理大会。会上有好几位著名的物理学家做了讲演,包括诺贝尔奖获得者温伯格教授,原斯坦福大学物理系主任德克—瓦力西卡教授等。丁先生在讲话中说,他在毕业时有好几个工作(offer)在等着他,然而只有MIT的工作没有终身头衔,但他选择了MIT

1980高能所大院里正在施工,沟沟坎坎,尘土飞扬。应用室被一条大沟与大院相隔。有一次,我透过玻璃窗看见年近80岁的赵忠尧老师,步履蹒跚地走过一个独木桥,到应用室这边来。后来我才知道,他是为了我的毕业论文。由于去德国的希望破灭,我必须有个课题做。赵先生年事已高,手头没有研究项目。而应用室的唐孝威老师年富力强,学术思想活跃,故而想从他那里找个题目。看到一位老科学家对工作、对学生如此认真负责,这么大的岁数还要过几次独木桥,我心中十分感动。感谢赵老师对我的关心和付出的努力。

几周后,赵老师把唐先生和我召集在一起,在他南沙沟的公寓里商讨我的论文题目。唐老师已经胸有成竹,建议我使用穆斯堡尔谱仪测量嘎玛射线的减弱系数。高能所的应用室有个小组,专门开展对穆斯堡尔效应的应用与研究,地点在中关村的生物物理所二楼。他说,当初赵先生的博士论文就是测量伽玛射线的吸收系数,50年后,他的学生也做起这个课题,很有意思。只不过这次使用的是穆斯堡尔谱仪,伽玛射线的能量被选定在一个很窄的宽度里,这个工作还没人做过。由于工作量不大,适合硕士论文。 

于是,我知道了赵先生早期的研究工作以及一个重要发现的故事。20世纪20年代末,赵先生在加州理工学院学习,师从测量过电子电荷的著名物理学家米利根教授,测量伽玛射线的减弱系数。在实验中,他发现了能量为0.51MeV(兆电子伏)的伽玛射线。但是,当时不晓得它的来源。后来,他又到欧洲做过类似的实验,这支伽玛射线依然存在。赵老在1930年获得博士学位。

两年后,加州理工学院的另一个研究生安德森利用云雾室从宇宙射线中发现了正电子,即狄拉克先生所预言的那个反粒子。正电子与电子质量相同,电荷相反。正电子的最终命运是被一个(负)电子俘获,产生湮灭(annihilation)辐射,释放出两只伽玛射线,每只的能量都是电子质量,0.51MeV。实际上,赵老师是第一个间接发现正电子的物理学家,然而他却与诺贝尔奖失之交臂。在那个小会上,我还知道赵老师在49年前到美国去买一台U2加速器,办好手续后,中国已经变色。赵老师把加速器带回北京,体现了老一辈科学家当时对新政权的良好愿望。

论文选定后的4月上旬,我准备搬到中关村。我骑着自行车先回到家里,没想到半路遇上一场豪雨,我也没有雨衣,中式小棉袄全部浸透,好在也到了换下棉衣的季节。到了中关村,我住在生物物理所大楼后边的平房里,与肖建老师的3 位高徒赵维仁、朱伟民和杨桂同学睡在一个屋里。他们三个和夏毅正在忙于一个叫宏语言的项目。穆斯堡尔小组的组长是计桂全,组员有邵涵如、吴蔚芳和两个年轻人李士、阎勇 ,他们曾是科大的工农兵学员。这几个人都容易相处,对我帮助很大。首先,我需要熟悉环境、设备,参加值班,采集数据。同时读一些有关穆斯堡尔效应的书籍、资料。

穆斯堡尔效应,即原子核辐射的无反冲共振吸收。这个效应由德国物理学家穆斯堡尔先生于1958年在实验中发现,因此被命名为穆斯堡尔效应,穆氏因为这项工作获得了诺贝尔奖 。穆斯堡尔谱仪提供了非常精确的测量手段,其能量分辨率可高达10-13(十万亿分之一),并且抗干扰能力强,实验设备和技术相对简单,样品无需破损。应用穆斯堡尔效应可以研究原子核与周围环境的超精细相互作用。由于这些特点,穆斯堡尔效应一经问世,马上迅速地在物理学、化学、冶金学、矿物学,乃至广义相对论领域得到广泛应用。我的论文与这些应用无关,只是在辐射源和共振吸收片及探测器之间放上不同厚度的铝片,观测伽玛射线被减弱的程度。

除了穆斯堡尔装置,组里有台4096多道分析器。多道在核子仪器中一般用作脉冲幅度分析器,即把测量到的粒子能量沿4096个格子分开,每个小格相当于一定的能量区间,把记录到的4000多小格中的事件连接到一起,就获得了粒子的能谱分布。在穆斯堡尔装置中,放射源在不停地做往返振动,故而在这种情况下,多道采用作多路定标的模式。即4096道对应的是与放射源的运动同步的时间。在一定的时间间隔里,放射源的速度是一定的,因而,每个格子记录的是在狭小时间范围里发生特定多普勒位移的伽玛射线。从而完成仪器在某一范围内对伽玛射线的频率的记录。

我的准备工作包括熟悉设备与学习穆斯堡尔效应的原理,从应用室的赵珍兰老师处领到厚度一定的铝片,然后到位于温泉的一个研究所应用光谱分析确定铝片的纯度。此外还要寻找有关伽玛射线吸收系数的文献与数据。这些文献与数据来自美国的度量衡标准局(NBS),北京图书馆有收藏,我从那里得到了复印件。

经过两个多月的时间,准备工作就绪。我用几周的时间完成了数据采集工作。应用室的李士同学是当时为数不多的会用计算机解谱的人。他帮我把程序和数据用穿孔的办法记到纸带上,再通过光电管读纸带,输入到高能所硕大的计算机中。没有李士同学的帮助,我无法在短时间里完成这项任务。这项工作的成果刊登到《科学通报》1980年地21期,(王克斌,李士,唐孝威:超高分辨率γ射线穿透特性的测量)和《高能物理与核物理》,198105期(李士,王克斌,唐孝威:穿透介质的光子能量的精密测量)。


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发表评论 评论 (4 个评论)

5 回复 是这样吗 2022-3-16 13:43
你的记忆超强,40多年前(甚至文化大革命前)的同学和老师的名字记得清清楚楚!
1 回复 reflexes 2022-3-16 22:31
1 回复 瀑川 2022-3-17 08:27
reflexes: 赞
谢谢。
1 回复 瀑川 2022-3-17 08:42
是这样吗: 你的记忆超强,40多年前(甚至文化大革命前)的同学和老师的名字记得清清楚楚!
谢谢,记忆好不敢说。我认为大家如果都写回忆,会把记忆激发出来。我写过数码与记忆,说的就是记忆。小学同学名字记到30个以上,初中20多,高中大学同班的名字都记住了。摇篮一文中的清华老师有三、四个是同学帮助想起来的,不便一一感谢。不少同学认为我有日记。我说没有。清查516时,就是有几篇日记也在恐惧中销毁了。其实,记忆比我好的同学很多,只不过他们没去回忆,自以为都忘了。至于RAIN MAN 里的达斯汀-霍夫曼具备的是PHOTOMEMARY,他夜里读半本电话簿,可以记住姓名和电话号码。以至于他的弟弟汤姆-可入兹利用他的记忆能力在赌场赢钱,被赶了出去。

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