骑士资讯:吴健雄—第一个出现在纪念邮票上的美籍华裔女性物理学家


“吴健雄”这个名字对于许多国人来说可能是闻所未闻的,但提到“杨振宁”可以说是无人不知无人不晓了。事实上,吴健雄,这位出生在江苏省苏州太仓浏河镇的美籍华裔物理学家,中国科学院外籍院士,为世界现代物理学的发展作出了杰出的贡献,参加了制造原子弹的“曼哈顿计划”,因此也享有“原子弹之母”、“东方居里夫人”、“核物理女王”、“物理学第一夫人”等盛名。

近日,《Science》报道,美国邮政总局(USPS)本周宣布于2月11日,即国际科学妇女和女童日发行纪念吴健雄的邮票。此前,物理学领域的伟人:爱因斯坦(因光电效应研究获诺贝尔物理学奖)、费米(因热中子轰击方面的成绩获诺贝尔物理学奖)、费曼(因量子电动力学方面成就获诺贝尔物理学奖),也都被授予了此项罕见的荣誉。

1956年,吴健雄用β衰变实验从本质上证明了在弱相互作用中的宇称不守恒,即用实验证明了核β衰变在矢量流守恒定律,结合μ子、介子和反质子物理方面的实验研究,从而验证“弱相互作用下的宇称不守恒”。这个成果奠定了吴健雄作为世界一流实验物理学家的地位,然而她却并未因此获得诺贝尔物理学奖,因此被许多科学家认为是诺贝尔委员会不公平忽视的一位了不起的女科学家。

我们知道,宇宙中的基本粒子间的相互作用通过四个力来实现,包括重力,电磁力,束缚原子核的强大作用力,以及产生一种称为β衰变的核衰变的弱作用力。物理学家曾假设存在这样一种“奇偶校验”转换,也就是说,如果左右、上下、前后颠倒了所有粒子的位置,并且反向了它们的所有动量,那么宇宙还是会像颠倒前一样正常工作。比如说,如果我们对时钟进行“奇偶校验”转换,这样产生的怪异的镜像时钟将像原始一样滴答作响。然而,到了1950年代,物理学家的一项发现推翻了这个假设。物理学家们发现,在将高能质子发射到目标当中产生的奇特的瞬时的亚原子粒子中,某些粒子的衰变似乎无视奇偶校验。1956年6月,哥伦比亚大学的李政道和布鲁克黑文国家实验室的杨振宁提出,在微弱的相互作用中,奇偶校验可能不成立。在吴健雄的帮助下,他们在论文中提出了一个实验以找出答案。

1956年12月,吴健雄和同事随即在国家标准局(现为美国国家标准技术研究院)开展了证明实验。他们将放射性钴-60样品放在强磁场中,并将其冷却至几乎为0℃,使大多数原子核朝同一方向自旋。实验发现,绝大多数电子的出射方向都和钴-60原子核的自旋方向相反,也就是说,钴-60原子核的自旋方向和它的β衰变的电子出射方向形成左手螺旋,而不形成右手螺旋。但如果宇称守恒,则必须左右对称,左右手螺旋两种机会相等。因此,吴健雄的这个实验证实了弱相互作用中的宇称不守恒。

因发现了奇偶校验冲突,李政道和杨振宁共同获得了1957年诺贝尔物理学奖,而吴健雄却并未出现在授予名单上。一些学者认为,诺贝尔委员会将她排除在外是因为尚不清楚她的研究小组是否应当优先进行实验观察。化学家和科学历史学家Magdolna Hargittai在2012年的一篇论文中谈到,吴健雄和他的同事几乎都被Leon Lederman领导的竞争对手抢先报道,他们测量了一种称为μ介子的粒子在衰变中的相同作用。Lederman的小组虽然滞后开始,但先准备好了手稿,并应李政道的要求推迟将其提交出版。

然而,物理学家和科学历史学家David Kaiser指出,李政道和杨振宁在与吴健雄的讨论中加强了他们的理论思想。她建议使用低温钴-60离子源是实现自旋极化β离子源的最佳方法。此外,Kaiser也认为吴健雄对此项发现的重要贡献被诺贝尔委员会忽视了,她至少应该在下一年因实验观察而被颁发二等奖。另外,奇偶校验冲突的发现对粒子理论的巨大影响是不容忽视的,它为粒子理论的发展奠定了概念性阶段。粒子物理学家关于基本粒子和作用力的全部标准模型都源自各种抽象对称性,粒子间的相互作用有时会掩盖或破坏这些对称性。

与获得诺贝尔物理学奖相比,也许出现在纪念邮票上的意义更加重大。美国政治总局官员表示,虽没有确切数字,但出现在邮票上的物理学家屈指可数。除了吴健雄、爱因斯坦、费米和费曼外,还有火箭科学家罗伯特·戈达德,实验家罗伯特·米利坎,空气动力学家西奥多·冯·卡尔曼,凝聚态理论家约翰·巴丁和核理论家玛丽亚·格珀特·梅耶。

USPS邮票服务主管William Gicker表示,吴健雄的名字是经过纪念邮票的标准选择过程,通过公民提名,公民邮票咨询委员会提议,邮政局长批准,从30000个提名中层层筛选脱颖而出的。作为USPS每年发行的几十枚纪念邮票之一,这无疑代表了吴健雄在美国公民心中的崇高地位。

吴健雄于1997年在纽约病逝,享年84岁,落叶归根,她的骨灰也被安葬于苏州太仓浏河。USPS发行的这样1英寸✖️1英寸的艺术品会让更多的人认识吴健雄,了解吴健雄的杰出贡献,让吴健雄以另一种方式始终存在于世界的记忆当中。

【来源:Bio硕博圈 作者:Rhyme Z.】

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