趙忠堯：本應是第一個獲諾獎的中國人

    最近，一年一度的面向高校物理系學生的“趙忠堯”獎開始評選。趙忠堯獎是以中國科學院院士趙忠堯教授個人所獲獎金作為基金而設立的一種獎勵。趙忠堯院士是我國當代的著名物理學家，我國核物理研究的開拓者，于1998年5月28日逝世。他本應是第一個獲諾獎的中國人。      趙忠堯1920年考入南京高等師范學校，畢業(yè)后任東南大學助教。他工作踏實、肯鉆研，深得物理學界前輩葉企孫器重。1925年夏，葉企孫奉命籌建清華學堂大學本科，攜趙忠堯前往，讓他在新籌建的物理實驗室任職。1927年，趙忠堯赴美國加州理工學院深造，師從諾貝爾獎獲得者密立根教授。從此，他的人生因為勤奮好學而改變了。      密立根教授很能夠慧眼識才，但人非常嚴厲。他最初給趙忠堯布置的博士論文題目是利用光學干涉儀做實驗，但趙忠堯認為這個題目太簡單，請求密立根給他換一個難一點的題目。最終，趙忠堯改做“硬伽馬射線通過物質時的吸收系數”這個題目。無論是密立根，還是趙忠堯，他們都沒有意識到，這個題目已經把趙忠堯推到一個物理科學偉大發(fā)現(xiàn)的門口。      當時，人們認為硬伽馬射線通過物質時的吸收主要是由自由電子的康普頓散射所引起，由于計算吸收系數的克萊因——仁科（Klein-Nishim）公式當時剛剛問世，密立根讓趙忠堯通過實驗來驗證這一公式的正確性。實驗開始了，趙忠堯常常是上午上課，下午準備儀器，晚上則通宵取數據。為保證每隔半小時獲取一次數據，趙忠堯不得不靠鬧鐘來不斷叫醒自己。一年后，趙忠堯所測得吸收系數比公式結果大了約40%.      趙忠堯的論文讓密立根感到吃驚，他不敢相信這一結果的正確性，并遲遲不讓論文發(fā)表。趙忠堯有點急了，因為在科學發(fā)現(xiàn)的競技場上，只有第一沒有第二。這時，管理研究生工作的鮑文教授向密立根證實了實驗結果的可靠性。他說：“我對趙忠堯實驗的全過程很了解，從儀器操作、實驗設計、測量記錄到計算的全過程，都進行得非常嚴謹，實驗結果完全可靠�！泵芰⒏�終于同意趙忠堯將論文送出發(fā)表，該論文于1930年5月發(fā)表在美國的《國家科學院院報》上。      吸收系數的測量結束后，趙忠堯想進一步觀測重元素對硬伽馬射線的散射現(xiàn)象。由于反常吸收只能在重元素上被觀測到，趙忠堯決定選擇鋁和鉛作為輕、重元素的代表，比較硬伽馬射線在這兩種元素上的散射強度。這個實驗結果首次發(fā)現(xiàn)，伴隨著硬伽馬射線在重元素中的反常吸收，還存在一種特殊輻射，這種特殊輻射的能量大約等于一個電子的質量，而且它的角分布大致為各向同性。當硬伽馬射線通過重金屬鉛時，會產生成對的正反物質——反物質碰到正物質，兩者迅速消失，并演變成光子。這是人類歷史上第一次觀察到了正反物質的湮沒現(xiàn)象。      趙忠堯的這些研究成果是正電子發(fā)現(xiàn)的前導，他是第一個觀測到正反物質湮滅的人，也是物理學史上第一個發(fā)現(xiàn)了反物質的物理學家。這個發(fā)現(xiàn)足以使趙忠堯獲得諾貝爾獎，而且當時瑞典皇家學會也鄭重考慮過授予他諾貝爾獎。不幸的是，一位在德國工作的知名物理學家對趙忠堯的成果提出了強烈質疑，影響了趙忠堯的成果被進一步確認。      諾貝爾物理學獎委員會前主任愛克斯朋在撰寫的一篇文章中坦誠地寫道：“書中有一處令人不安的遺漏，在談到有關在重靶上高能（2.65兆伏）伽馬射線的反常吸收和輻射這個研究成果時，書中沒有提到中國的物理學家趙忠堯，盡管他是最早發(fā)現(xiàn)硬伽馬射線反常吸收者之一，但趙忠堯在世界物理學家心中已經是實實在在的諾貝爾獎得主！”