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丁肇中

丁肇中,男,1936年1月27日生于美国密歇根州安阿伯城,祖籍是中国山东省日照市,世界著名实验物理学家,复旦大学荣誉教授。

1959年获美国密西根大学物理学学士和数学学士学位,1962年获得美国密歇根大学物理学博士,1965年发现反氘核,1969年任美国马萨诸塞理工学院物理系教授,1975年美国艺术和科学院院士,1974年发现第4种夸克的束缚态J粒子,1976年被授予诺贝尔物理奖,并被美国政府授予洛仑兹奖,1977年美国国家科学院院士,1979年发现胶子喷注,1982年确定中微子种类的数目只有三代,1994年起领导AMS组实验在空间寻找反物质暗物质,1994年当选为中国科学院外籍院士。

丁肇中研究方向是高能实验粒子物理学,包括量子电动力学电弱统一理论、量子色动力学的研究。他所领导的马克杰实验组先后在几个国际实验中心工作。丁肇中发现一种新的基本粒子,并以物理文献中习惯用来表示电磁流的拉丁字母“J”将那种新粒子命名为“J粒子”。丁肇中致力于阿尔法磁谱仪项目研究-运用安装在国际空间站上的阿尔法磁谱仪,寻找由反物质组成的宇宙和暗物质的来源。

1936年(中华民国二十五年)1月27日,丁肇中出生在美国密歇根州的安娜堡,他的父母原本希望他出生在中国,父亲丁观海、母亲王隽英皆任教于大学,丁观海和已有身孕的妻子王隽英到美国进行学术访问时,王隽英意外早产,因为这个小意外,丁肇中具有了美国公民的身分。在出生的两个月后,丁肇中随父母回国。由于中国那时处于战乱时期,丁肇中童年时并未接受传统教育直到他12岁,而主要由他的父母在家里教育他。

1943年到1945年,丁肇中曾在四川教育学院附属嘉陵实验小学(现重庆磁器口小学)读书。

1949年,丁肇中12岁时随其父去台湾,经过不足一年的刻苦努力,以优异的成绩考入了台北市成功中学。一年后转学到建国中学就读。

1955年,高中毕业后,丁肇中考进台南市的台湾省立工学院(今国立成功大学)机械工程系。

1956年9月,赴美国密歇根大学学习,在大学期间,丁肇中能打破书本的局限去理解物理现象。他认为“作为一个科学家,最重要的是不断探寻教科书之外的事物。”丁肇中经过三年的努力,获得了数学和物理学硕士学位,之后又在密歇根大学物理研究所攻读了两年,提前获得博士学位。

1957年夏天,看了赫兹堡的经典著作《原子光谱和原子结构》(1937年),从书中第一次了解到光量子的概念和它在原子物理学中的作用,大学毕业前夕,他的父亲送给他的圣诞礼物:阿希耶泽和贝律茨基合著的《量子电动力学》(1957年)一书的英译本。在密执安大学学习期间,从这本书中推导了书中的某些公式,后来在哥伦比亚大学任教的年代,

1958年,读了特雷尔的一篇论文,他指出用高能电子加速器在短距离上对量子电动力学(QED)所做的各种检验的含义,对于怎样把某一类费因曼图从3μ介子的μ介子产生中分离出来,丁肇中同布洛茨基合作进行了理论计算。1959年,获得数学和物理学学士学位。

1960年,与美国人凯路易丝库恩尼(Kay Louise Kuhne)结婚,生有两个女儿。

1962年,在琼斯和泊尔博士指导下获得密执安大学物理学博士学位。

1963年,他获得福特基金会的奖学金,到瑞士日内瓦欧洲核子研究中心(CERN)工作。

1966年,丁肇中重做了当时世界上最重要的一个实验,那就是测量电子的半径。丁肇中得到的实验结果与理论物理学家推导出的理论相符合,因为早在1948年,理论物理学家根据量子电动力学的理论,得出电子是没有的体积的结论。但是到了1964年,实验物理学家经过实验得到电子半径为1013厘米实验结果。随后,多个物理学家同样得到电子半径为1013厘米实验结果,即得出了实验与理论不相符合的结论。

1967年,丁肇中受邀担任麻省理工学院物理系副教授,两年后升为教授,他是学校里唯一不授课的教授,专门做实验。“各组分头实验,直接向他负责,组与组之间不得相互联系,以免弄虚作假,影响实验的可靠性。”

1967年至1968年,任美国马萨诸塞理工学院物理系副教授,1969年任教授。

1970年,任美国物理协会粒子和场研究项目顾问,并任《核物理通报》副主编。

1972年夏,丁肇中实验组利用美国布鲁克海文国家实验室的3.3×1010eV质子加速器寻找质量在(1.5~5.5)×109eV之间的长寿命中性粒子。

1974年,发现了一个质量约为质子质量3倍(质量为3.1×109eV)的长寿命中性粒子,在公开发表这个发现时,丁肇中把这个新粒子取名为J粒子,因为“丁”和英文字母中的“J”形似。

1975年,受聘为中国科技大学名誉教授,同年当选美国艺术与科学学院院士。

1976年,诺贝尔物理学奖授予美国加利福尼亚州斯坦福直线加速器中心的里克特(Burton Richter,1931)和美国马萨诸塞州坎伯利基麻省理工学院的丁肇中(SamuelC.C.Ting,1936),以表彰他们在发现一种新型的重的基本粒子中所作的先驱性工作。

1977年起,任托马斯达德利卡伯特讲座教授,在访华期间,向邓小平同志建议中国科学院派遣物理学家参加他在德国汉堡进行的MARK-J实验。

1978年1月,中国10位物理学家到汉堡,参加了MARD-J实验的国际合作,在他的领导和帮助下,中国科学家在L3探测器的设计、制造和数据分析中都发挥了重要的作用,同年获荣誉理学博士学位,成为美国国家科学院院士,以及美国艺术科学学会会员。除在麻省理工学院工作外,主要还在欧洲核研究中心和德国电子同步加速器中心(在汉堡)工作。

1980年,写了一篇自传性的文章《在探索中-一个物理学家的体验》。这篇文章一开头,就引用了叶剑英元帅的《攻关》诗:攻城不怕坚,攻书莫畏难。科学有险阻,苦战能过关他所写的文章《应有格物致知精神》被收录到人教版语文书九上第14课。

1985年,少小离家的丁肇中首次回到阔别40多年的家乡探亲。

1987年,获颁香港中文大学荣誉理学博士学位 。

1998年6月2日,美东部时间凌晨6时零9分,发现号航天飞机腾空而起,机内载中、美等国共同研制的“阿拉法磁谱仪”进行运行实验,阿拉法磁谱仪实验是一个大型国际合作科学实验项目,实验由丁肇中教授领导,包括美国、中国、意大利、瑞士、德国、芬兰等国家和地区的37个研究机构的物理学家和工程师参加,仅中国参加的科学家和工程师就不下200人,其目的是寻找太空中的反物质和暗物质。

2002年6月14日,丁肇中在第二次回乡祭扫祖墓。

2004年11月7日,南京航空航天大学报告厅,师生们在听丁肇中教授作报告,内容关于寻找太空中的反物质和暗物质。

2005年6月18日,丁肇中携妻苏姗将子回到故乡山东日照寻根祭祖,在故乡涛雒镇南门里,面对上千名久久迎候的父老乡亲,丁肇中难以掩饰激动的心情。

2005年,世界物理年活动日前在欧洲启动,他正领导着来自美国法国德国中国等14个国家43所一流大学和科研院所的581名物理学家,在日内瓦建造的世界上能量最大的正负电子对撞机上,探索宇宙中的新物质、反物质。

2006年11月,用美国128号航天飞机将AMS实验送到国际空间站,实验为期3-5年,丁肇中为这个实验付出了大量的心血。

2009年11月,丁肇中在日内瓦欧洲核子研究中心宣布,用于寻找宇宙中的反物质和暗物质的重要科学仪器阿尔法磁谱仪(AMS02)将于2010年7月29日早上7点30分(美国东部时间),在美国肯尼迪空间中心搭乘奋进号航天飞机的STS-134航班升空,送到国际空间站,开始为期3年的探索之旅。

2011年5月,丁肇中主持建造的第二台阿尔法磁谱仪(AMS02),搭载奋进号航天飞机升空,开始了它在国际空间站的使命-寻找反物质和暗物质。

2013年4月3日下午五点(日内瓦时间),丁肇中首次公布其领导的阿尔法磁谱仪(AMS)项目18年的第一个实验结果-已发现的40万个正电子可能来自一个共同之源,即脉冲星或人们一直寻找的暗物质

1965年起,丁肇中领导的实验组在联邦德国汉堡电子同步加速器(束流能量为7.5×109eV)上进行了关于量子电动力学和矢量介子(ρ,ω,φ)的一系列出色的实验工作,其中包括光生矢量介子、矢量介子衰变的研究、矢量为主模型的实验检验、ρ、ω、φ介子光生相位的测量和ρ、ω介子干涉参数的精密测量等,推进了对矢量介子的认识(见介子)。还在实验上证明了量子电动力学的正确性。

1972年夏,丁肇中实验组利用美国布鲁克海文国家实验室的3.3×1010eV质子加速器寻找质量在(1.5~5.5)×109eV之间的长寿命中性粒子。

丁肇中的研究工作以实验粒子物理、量子电动力学及光与物质相互作用为中心,他在学术上的主要贡献有:(1)反氘核的发现;(2)25年来进行了一系列检验量子电动力学的实验,表明电子、μ子τ子是半径小于10-16厘米的点粒子;(3)精确研究矢量介子的实验;(4)研究光生矢量介子,证实了光子与矢量介子的相似性;(5)J粒子的发现;(6)μ子对产生的研究;(7)胶子喷注的发现;(8)胶子物理的系统研究;(9)μ子电荷不对称性的精确测量,首次表明标准电弱模型的正确性;(10)在标准模型框架内,证实了宇宙中只存在三代中微子。

1965年,针对电子是否有体积的理论而进行的测量电子的半径实验,1974年改变了人类对物质基本结构认识的新粒子家族的发现实验,1979年胶子的发现实验,1982-2003年由19个国家、600名科学家共同参加的在欧洲核子中心进行的L3实验,1994至今国际空间站上唯一的大型精密物理实验AMS实验。

阿尔法磁谱仪(AMS02)是一个由美国麻省理工大学丁肇中构思建造的物理探测仪器。他所带领的高能物理团队将三十多年来粒子加速器所积攒下来的经验推向太空。阿尔法磁谱仪将依靠一个巨大的超导磁铁及六个超高精确度的探测器来完成它搜索的使命。

1981年起,丁肇中组织和领导了一个国际合作组--L3组,准备在欧洲核子中心预计在1988年建成的高能正负电子对撞机LEP上进行高能物理实验,将在质心系能量为1011eV能区中寻找新粒子,特别是电弱理论预言的黑格斯粒子(见黑格斯机制),并研究Z0及其他粒子物理新现象。L3组目前共有包括中国在内的约13个国家近400名物理学家参加。

丁肇中热心培养中国高能物理学人才,经常回国选拔年青科学工作者去他所领导的小组工作;并受聘为中国科学技术大学名誉教授,中国科学院高能物理研究所学术委员会委员。

在欧洲核子中心做的L3实验,这是用的是一个周长27公里的加速器,1000亿电子伏特正电子与1000亿负电子对撞。它瞬间产生的热量,相当于太阳表面温度的4000亿倍,也是宇宙诞生最初的1000亿分之一秒时的温度。实验仪器使用的磁铁是1万吨,探测器包括300吨铀,均来自苏联。这是首次由美国、苏联、中国、欧洲等19个国家600名科学家共同参加的大型国际合作。中国政府非常支持L3实验,提供了很大帮助,包括一台非常先进的计算机,同时还在上海硅酸盐工厂生产BGO晶体。 L3实验共发表了271篇文章,有300人因这一研究工程而获博士学位。

丁肇中的研究工作以实验粒子物理、量子电动力学及光与物质相互作用为中心。

他在学术上的主要贡献有:(1)反氘核的发现;(2)25年来进行了一系列检验量子电动力学的实验,表明电子、μ子τ子是半径小于10-16厘米的点粒子;(3)精确研究矢量介子的实验;(4)研究光生矢量介子,证实了光子与矢量介子的相似性;(5)J粒子的发现;(6)μ子对产生的研究;(7)胶子喷注的发现;(8)胶子物理的系统研究;(9)μ子电荷不对称性的精确测量,首次表明标准电弱模型的正确性;(10)在标准模型框架内,证实了宇宙中只存在三代中微子。

丁肇中的学术思想的特点是,在科学研究中非常重视实验。他认为,物理学是在实验与理论紧密相互作用的基础上发展起来的,理论进展的基础在于理论能够解释现有的实验事实,并且还能够预言可以由实验证实的新现象。当物理学中一个实验结果与理论预言相矛盾时,就会发生物理学的革命,并且导致新理论的产生。他根据近四分之一世纪以来物理学的历史和他亲身的经验指出,许多重要实验,例如 K介子衰变中电荷共轭宇称与宇称复合对称性(CP)不守恒的发现,J粒子的发现,以及高温超导体的发现,开辟了物理学中新的研究领域,但这些实验发现都是预先在理论上并没有兴趣的情况下作出的。又如高能加速器实验近年来作出的有关粒子物理的基本发现,除W粒子和Z 粒子外,几乎都是在加速器开始建造时未曾预言过的。他强调,没有一个理能够驳斥实验的结果,反之,如果一个理论与实验观察的事实不符合,那么这个理论就不能存在。他重视科学实验的观点,对科学工作者是很有教益的。

2003年4月18日担任新成立的“上海交通大学空间科学与技术研究中心”名誉主任。

2012年12月,受聘为哈尔滨工业大学“空间环境地面模拟设施”国家重大科技基础设施建设科技咨询委员会主席。

2013年3月9日,受聘为中国测绘科学研究院特别顾问。

2014年10月18日,受聘为中国科学院大学名誉教授。

2015年9月24日,受聘为四川大学名誉教授。

丁肇中的父亲丁观海早年毕业于交通大学,后担任国立台湾大学工程学教授。母亲王隽英是心理学教授,丁肇中是家中长子,有一弟一妹,丁肇中母亲的父亲很早参加革命,参加孙中山领导的同盟会,后来因革命被砍了头,母亲后来为了纪念她的父亲,就起名叫丁肇中、丁肇华、丁肇民。

丁肇中和他的第一位妻子凯伊库尼(Kay Kuhne)于1960年结婚,并有二个女儿:珍妮(Jeanne)和艾美(Amy)。1985年他与苏珊卡洛马克思(Susan Carol Marks)博士结婚,1986年生下儿子克里斯多福(Christopher)。

丁肇中虽然入了美国籍,但他深深地知道他的根在中国,为了祖国高能物理的发展,他不辞辛劳,远涉重洋,多次来大陆从事学术交流和参观访问,介绍国际高能物理的发展,努力促进国际物理学界同中国物理学家合作。在他亲自指导和无微不至地关怀下,从事研究的中国科学工作者有的已经在欧美获得了博士学位。他不仅为中国培养了一批实验物理的科研人才,而且还热心为祖国培养实验物理的研究生而努力奔波。(人民网

你的实验已经在天上了,希望你常回国来。(时任中国国家主席、中央军委主席、中共中央总书记胡锦涛总书记评)。

丁教授从事的反物质、暗物质研究是一个创举,能够揭示宇宙产生的根源,对世界文明、人类发展的贡献非常大,也为华人争光添彩。(黑龙江省委书记王宪魁

丁肇中教授是世界著名的科学家,长期以来为祖国的建设发展积极出谋献策,做出重要贡献。(现任福建省政协副主席、党组副书记刘可清

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