丁肇中

实验物理学家,诺贝尔物理奖得主

丁肇中

丁肇中(英文名:Samuel C.C. Ting,1936年1月27日-[3]),生于美国密歇根州安娜堡,美国国籍,祖籍中国山东日照,著名物理学家,诺贝尔物理奖获得者,现任美国麻省理工学院物理系教授、美国艺术和科学院院士、美国国家科学院院士,中国科学院外籍院士。[1]丁肇中1959年获美国密西根大学物理学学士和数学学士学位,1961年获物理学硕士学位,1962年获物理学博士学位。[4]毕业后到瑞士日内瓦欧洲核子研究中心工作,1964年起在美国哥伦比亚大学工作,1969年,丁肇中证明了高能量普通光可以变成矢量介子,[5]1981年起,领导国际合作组进行高能物理实验寻找新粒子,1995年,负责领导多个国家科研人员进行阿尔法磁谱仪实验。[6]

丁肇中(英文名:Samuel C.C. Ting1936年1月27日-[4]),生于美国密歇根州安娜堡,美国国籍,祖籍中国山东日照,著名物理学家,诺贝尔物理奖获得者,现任美国麻省理工学院物理系教授、美国艺术和科学院院士、美国国家科学院院士,中国科学院外籍院士。[2]

丁肇中1959年获美国密西根大学物理学学士和数学学士学位,1961年获物理学硕士学位,1962年获物理学博士学位。[5]毕业后到瑞士日内瓦欧洲核子研究中心工作,1964年起在美国哥伦比亚大学工作,1969年,丁肇中证明了高能量普通光可以变成矢量介子,[6]1981年起,领导国际合作组进行高能物理实验寻找新粒子,1995年,负责领导多个国家科研人员进行阿尔法磁谱仪实验。[7]

丁肇中长期从事高能物理实验,在量子电动力学、量子色动力学,以及寻找新粒子和新的物理现象等方面取得了一系列重大成果。[2]1974年,丁肇中团队因发现了一个质量约为质子质量3倍[注1]的中性粒子(他命名为J粒子),这也是发现的第4种夸克的束缚态粒子,[8]获得1976年诺贝尔物理奖。[1]

早年和求学经历

1936年1月27日,丁肇中在美国密歇根州安娜堡出生。[9]父亲丁观海和母亲王隽英当时在访问美国,父母原希望他出生在中国,但因为早产,丁肇中意外拥有了美国公民身份。[1]两个月后,丁肇中随父母回到中国。时值战乱,丁肇中随父母四处奔波,途径焦作、青岛、南京、芜湖合肥日照武汉等地,于1937年辗转来到重庆,其父在当时的中央大学(现址在重庆大学内)任教,其母在当时的四川省教育学院(现址在重庆28中内)任教,并居住于磁器口的省教院内。[10]丁肇中接受学校教育曲折,主要由父母在家里教育他。曾在1943年至1945年间,就读于四川教育学院附属嘉陵实验小学(先重庆磁器口小学),因日军轰炸,学校学习一度中断。1946年至1947年间,丁观海山东大学任教,丁肇中也随父母亲居住在青岛,他被送进一所天主教小学读书。[11][10][12]1947年至1948年间,丁肇中在南京市南昌路小学就读。[13]

1948年,丁肇中随父来到台湾,之后以优异的成绩考入了台北市成功中学。[1]1950年,丁肇中转学到建国中学就读。[14]在中学时期丁肇中成绩优良,1955年,丁肇中高中毕业时的理科成绩几乎都是满分,他被保送到台南工学院(现台湾成功大学),就读于机械工程系。[11]在就读期间,丁肇中对物理逐渐产生了浓厚的兴趣,决心转学和转专业。[12]

丁肇中就读建国中学时的留影
丁肇中就读建国中学时的留影

1956年,父母留美时的同窗好友乔治·布朗 (时任美国密歇根大学工学院院长)访台,王隽英提及丁肇中赴美读书之事,布朗立即应承下来,并帮助办理就读事宜。[12]1956年9月,丁肇中进入美国密西根大学继续深造,就读于机械工程专业。[11]为了转入物理系,丁肇中从第二学期开始着重数学和物理课程,取得了优异成绩。1957年秋季他如愿以偿地转入到理学院的物理系。[12]1959年,他获得该校数学和物理方面的两个工学学士学位,1961年获得了物理学硕士学位,1962年获物理学博士学位[5]。在校期间,他还以优异的成绩获得美国原子能委员会特别奖金,不久又获得美国科学基金会奖,并于1962年获得了物理学博士学位。[11]

1959年,丁肇中从密歇根大学毕业
1959年,丁肇中从密歇根大学毕业

工作和科研经历

1963年,丁肇中获得福特基金会的奖学金并选送到到瑞士日内瓦欧洲核子研究中心工作。[1]

1964年起,丁肇中在美国哥伦比亚大学工作[1]。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上进行了关于量子电动力学和矢量介子的一系列实验,包括光生矢量介子、矢量介子衰变的研究等,推进了人类对矢量介子的认识。这项工作还在实验上证明了量子电动力学的正确性。[7]

1970年,丁肇中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。[15]

1975年,丁肇中当选美国艺术与科学学院院士。[15]

1974年,丁肇中团队发现了一个质量约为质子质量3倍的长寿命中性粒子。J粒子的发现大大推动了粒子物理学的发展。为此丁肇中和里希特共同获得1976年诺贝尔物理学奖。[7]

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丁肇中在诺贝尔奖颁奖典礼上用中文演讲

1977年,丁肇中成为美国国家科学院院士。[16]

左一为丁肇中
左一为丁肇中

1978年,丁肇中领导一个包括中国在内的国际合作组,在汉堡电子同步加速器中心进行高能正负电子对撞的物理实验,于1979年发现了三喷注现象,为胶子的存在和量子色动力学提供了实验依据。此外这个组还进行了高能量下量子电动力学的实验检验等实验,这为电弱统一理论提供了实验证据。[7]

1981年起,丁肇中组织和领导国际合作组——L3组,准备在欧洲核子中心的高能正负电子对撞机LEP上进行高能物理实验,寻找新的粒子。[7] 

1994年,丁肇中被选为中国科学院首批外籍院士,并获1996年度中国国际科学技术合作奖。[15]

1995年,丁肇中领导了12个国家参与的大型国际合作项目:阿尔法磁谱仪实验,在太空中寻找暗物质和反物质。[7] 阿尔法磁谱仪实验的成果和发现,将有助于人类进一步探索宇宙中的最基本粒子,认识宇宙的起源。[17]

2003年,丁肇中担任“上海交通大学空间科学与技术研究中心”名誉主任。[15] 

丁肇中
丁肇中

2013年4月,丁肇中公布了其主持的阿尔法磁谱仪项目(AMS)首批研究成果:目前AMS收集到40万个正电子,并研究了在不同电子伏特区间内正电子的比例。这些成果支持正电子来源于暗物质的猜测,但尚不能最终确认。[18]

2016年,阿尔法磁谱仪项目(AMS)发布了五年太空实验的结果,以前所未有的精度探测了宇宙线中正电子流强,正电子比例,反质子-质子比,以及电子、正电子、质子,反质子、氦核以及其它核子的流强,改变了人类对宇宙线的认识。[19]

2024年10月23日,西安交通大学举行“珠峰计划”启动仪式暨智启未来·拔尖创新人才培养论坛,丁肇中担任“珠峰计划”顾问专家。[20]

社会任职

时间任职情况1965-1967年任哥伦比亚大学助理教授[15]1966年任联邦德国汉堡任德国电子同步加速器小组负责人[15]1967-1968年任美国马萨诸塞理工学院物理系副教授[15]1969年任美国马萨诸塞理工学院物理系教授[15]1970年任美国物理协会粒子和场研究项目顾问[15]2003年任上海交通大学空间科学与技术研究中心名誉主任[3]2012年任美国科学促进会研究员[16]2012年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[21]2013年3月9日受聘为中国测绘科学研究院特别顾问。[22]2014年任中国科学院大学名誉教授2015年任四川大学名誉教授2016年12月17日任复旦大学荣誉教授[23]2019年11月10日任山东高等技术研究院名誉院长[24]2024年10月23日任西安交通大学“珠峰计划”顾问专家[20]

学术成就

发现J粒子:1974年,丁肇中团队发现了一个质量约为质子质量3倍的长寿命中性粒子,丁肇中把这个新粒子取名为J粒子,J粒子有新的内部结构,不能用当时已知的 3种夸克来解释,需要引进第四种夸克来解释。[7]曾有流传说,因为丁肇中的中文姓氏“丁”和英文字母“J”类似,所以命名为J粒子。但其实这是一个误会,在物理文献中习惯用拉丁字母“J”来表示电磁流的,所以新粒子被命名为“J粒子”。[25]

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丁肇中讲述J粒子的发现

发现胶子:丁肇中领导团队在汉堡电子同步加速器中心进行高能正负电子对撞的物理实验中发现了三喷注现象,为胶子的存在和量子色动力学提供了实验依据[7]

量子电动力学丁肇中团队首次发现电子是有半径的,是10-13厘米到10-14厘米[26]。这个结论首次证明了电子是有半径的。[7]

对光线和大质量光线的精密研究:对光线和大质量光线的精密研究表明,光线和大质量光线(矢量介子)可以在高能量下相互转化,为夸克模型提供了关键验证。[16]

丁肇中
丁肇中

超导体:研制出首个用于空间应用的大型超导磁体。[16]

领导“阿拉法磁谱仪”实验寻找反物质:丁肇中领导阿拉法磁谱仪实验项目,其目的是寻找太空中的反物质和暗物质。[27]阿尔法磁谱仪实验已发现大量正电子[17],这些正电子可能来自人类一直寻找的暗物质[1],仪器在太空探索到的海量宇宙射线,改变了人类对宇宙的理解。[16]

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丁肇中详细介绍暗物质
丁肇中
丁肇中

学术论著

备注:以下为参考谷歌学术论文引用次数及刊物影响力,结合论文对核心成就的贡献,选取的丁肇中的论文列表:发表时间论文名称刊物名称(含页码)1974Experimental Observation of a Heavy Particle JPhys. Rev. Lett. 33, # 23, 1404-14061989A Determination of the Properties of the Neutral Intermediate Vector Boson Z0Physics Letters B, 231, issue 4, p.509-5181990Search for the Charged Higgs Boson in Z0 DecayPhysics Letters B, 252, issue 3, p.511-5171991Measurement of the Inclusive Production of Neutral Pions and Charged Particles on the Z0 ResonancePhysics Letters B, 259, issue 1-2, p.199-2081991Measurement of Electroweak Parameters from Hadronic and Leptonic Decays of the Z0Z. Physik C 51, issue 2, p.179-2031992Studies of Hadronic Event Structure and Comparisons with QCD Models at the Z0 ResonanceZ. Physik C - Particles and Fields 55, issue 1, p.39-611992Determination of the Number of Light Neutrino SpeciesPhysics Letters B, 292, issue 3, 4, p.463-4711993A Search for the Neutral Higgs Boson at LEP1993Physics Letters B, 303, p.391-3991993Results from the L3 Experiment at LEPPhysics Report Vol. 236, number 1, 2, p.1-1461999Search for Antihelium in Cosmic RaysPhysics Letters B461 (2 Sep 1999) 387-3961999Protons in Near Earth OrbitPhysics Letters B 472 (2000) 215-2262000Leptons in near earth orbitPhysics letters B 484 10-222006Search for Neutral MSSM Higgs Bosons at LEPEPJ C47, 2006.pp547 – 587 CERN-EP/2006-001 ; January 20062013First Result from the Alpha Magnetic Spectrometer on the International Space Station: Precision Measurement of the Positron Fraction in Primary Cosmic Rays of 0.5-350 GeVM. Aguilar et al., PRL 110, 141102-141112

参考:上述发表作品来源于美国麻省理工学院物理系网站[28]

人才培养

丁肇中多次领导和培养科研人才,包括在西欧核子中心开展的富有成效的国际合作研究(19个国家,600多名科学家参与)、领导国际合作组L3组,在欧洲核子中心进行高能物理实验;[27]他热心培养中国高能物理学人才,经常回国选拔年轻科学工作者到他所领导的小组工作,先后受聘为中国科技大学名誉教授、中国科学院高能物理研究所学术委员会委员。[29]多名中国物理学家和研究生到他领导的实验组工作和学习。[30]

其领导的L3实验组共发表了300篇文章,有300人获得博士学位。[31]

丁肇中演讲照
丁肇中演讲照

社会活动

2024年1月25日,丁肇中教授在东南大学九龙湖校区焦廷标馆举办主题为《我所经历的现代物理与我的体会》的讲座,讲座通过东南大学官方视频号、抖音哔哩哔哩微博四个平台直播。[32]

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丁肇中在东南大学举办《我所经历的现代物理与我的体会》讲座

婚姻生活

丁肇中与第一任妻子美籍德国人露易丝·凯慧(Louise Kuhne)相识于密歇根大学举办的优秀学生聚餐会,凯慧是建筑系学生。1960年,两人结婚,后育有二女:丁明美、丁明隽。[33][15][12]

1985年,丁肇中与第二任妻子苏珊·卡洛·马克思(Susan Carol Marks)结婚。苏珊是麻省理工学院的心理学博士,两人育有一子丁明童[34][35]

丁肇中与儿子在祖居路牌下留影
丁肇中与儿子在祖居路牌下留影

家族成员

称谓姓名人物简介外祖父王以成[36]早年追随孙中山,在辛亥革命中牺牲父亲丁观海[14]土木工程学家,[37]早年毕业于交通大学,后担任台湾大学工程学教授[14]母亲王隽英[14]心理学教授,后公费留学美国,就读于密西根大学,获硕士学位[14]妻子苏珊·卡洛·马克思[34]麻省理工学院的心理学博士[35]女儿丁明美[33][15]-女儿丁明隽[33][15]-儿子丁明童[34][35]-弟弟丁肇华[38]-妹妹丁肇民[38]-

人物名言

最浪费不起的是时间。[39]

自然科学的研究是具有竞争性的,只有第一名。第二名就是最后一名。[40]

一个人首先要感激自己的父母。[40]

自然科学理论不能离开实验的基础,特别是物理学,它是从实验开始的。[40]

任何科学研究,最重要的是要看对于自己所从事的工作有没有兴趣,换句话说,也就是有没有事业心,这不能有丝毫的强迫.许多人从事科学研究的时间并不长,而接连出成果,我认为很重要的原因是他们有事业心。[40]

人物评价

美国麻省理工学院院长杰米韦森:“丁肇中教授的研究,为人类开拓了宇宙未知的领域,使基本粒子物理迈进了一个新的境界。”[41]

新加坡南洋理工大学高等研究所所长潘国驹:现实中,有些年轻人取得一点成绩就沾沾自喜,贪图享受。而真正的科学道路没有休止符,只有加油站。丁肇中这种永不言退、献身科学、追求科学真理的态度,永远是年轻人学习的典范。[42]

人物轶事

我不知道:丁肇中曾到中山大学、东南大学、山东大学等高校进行交流,面对众多学子的提问,对于自己熟悉的领域,丁肇中总是有问必答、滔滔不绝;但是对于不熟悉的领域,丁肇中总是回答不知道。[43]丁肇中的回答是一种实事求是、严谨的科学态度。中文演说:在诺贝尔颁奖仪式上,丁肇中是第一位用中文发表演说的诺贝尔获奖者。[44]

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丁肇中是第一位用中文发表演说的诺贝尔获奖者

荣誉奖项

honor美国宇航局物理科学杰出成果奖
time2017年
honor明尼苏达州古斯塔夫阿道夫学院名誉博士
time2013年
honor世界科学家联合会 2009 埃里切和平奖
time2011年
honor香港科技大学名誉博士
time2005年
honor西班牙皇家科学院外籍院士
time2003年
honor香港浸会大学名誉博士
time2003年
honor美国/中国工程师学会杰出科学技术奖
time2002年
honor国立清华大学名誉博士(台湾)
time2002年
honorNASA 公共服务奖章
time2001年
honor年度中国国际科学技术合作奖
time1996年
honor德国科学院院士
time1996年
honor俄罗斯科学院院士
time1995年
honor当选中国科学院外籍院士
time1994年
honor匈牙利科学院外籍院士
time1993年
honor中国科学技术大学名誉博士
time1992年
honor纽约哥伦比亚大学名誉博士
time1990年
honor苏联科学院外籍院士
time1988年
honor意大利政府的DeGasperi科学奖
time1988年
honor香港中文大学名誉博士
time1987年
honor巴基斯坦科学院外籍院士
time1983年
honor美国国家科学院院士
time1977年
honor美国成就学院金盘奖
time1977年
honor美国工程科学学会的Eringen奖章
time1977年
honor当选美国艺术与科学学院院士
time1975年
honor美国政府劳伦斯奖
time1976年
time1976年

参考资料[5][15][16]

参考资料 44

  1. 丁肇中-光明日报-光明网 — 光明网
  2. 丁肇中(Samuel C.C.Ting)----中国科学院学部 — 中国科学院官网
  3. 院士馆-中国科学院外籍院士--丁肇中 — 中国工程院院士馆
  4. Samuel C.C. Ting Facts — 诺贝尔奖官网
  5. 诺贝尔奖获得者丁肇中教授精彩演讲“国际空间站上AMS实验的最新成果” — 东南大学
  6. 丁肇中与图书馆 — 微信公众平台
  7. 寻找宇宙中最基本的粒子(上)(丁肇中) — 央视网
  8. 丁肇中:在对自然界的好奇心之上去探索 — 中国江苏网
  9. 丁肇中“回家”——毕生追求就是满足好奇心 — 中国新闻网
  10. 诺奖得主丁肇中用重庆话作报告 — 新浪网-重庆晨报
  11. 参考 11
  12. 从杨振宁到屠呦呦-科学天空里的华人巨星 — 武汉出版社
  13. 76年后,诺贝尔奖得主丁肇中再回南京母校 — 微信公众平台-方志江苏
  14. 丁肇中_人物档案的印记_日照大众网 — 大众网日照
  15. 华裔诺贝尔奖得主丁肇中:一切都要做到“最精确可靠”----中国科学院 — 中国科学院
  16. Samuel C.C.Ting — 麻省理工学院物理系
  17. 寻找宇宙中最基本的粒子(下)(丁肇中) — 央视网
  18. 丁肇中团队发现暗物质迹象--24小时滚动新闻--人民网 — 人民网
  19. 山东大学参加的AMS项目实验结果改变人类对宇宙线认识 - 中国日报网 — 中国日报
  20. 西安交大启动“珠峰计划” 诺奖获得者丁肇中及多位院士担任顾问专家 — 西部网
  21. https://baijiahao.baidu.com/s?id=1649542266353564073&wfr=spider&for=pc — 百家号
  22. 丁肇中教授受聘中国测绘科学研究院特别顾问暨测绘地理信息国际联合研究中心揭牌仪式举行 — 河南省测绘地理信息技术中心
  23. 诺贝尔奖获得者丁肇中、罗杰·科恩伯格受聘“复旦大学荣誉教授” — 复旦大学新闻
  24. 山东高等技术研究院成立 丁肇中受聘名誉院长 — 中国新闻网
  25. 丁肇中:成功的实验需要眼光,勇气和毅力 — 今日头条
  26. 中国实验室|丁肇中:过去四十多年,我一直在找电子的半径_澎湃研究所_澎湃新闻-The Paper — 澎湃新闻
  27. 丁肇中:第一位用中文演说的诺贝尔获奖者_齐鲁网丁肇中人物专题_齐鲁网 — 齐鲁网
  28. Samuel C. C. Ting — 麻省理工学院物理系
  29. 【天津日报】诺贝尔奖获得者、华裔物理学家丁肇中: 这是一座致力于创新的城市 — 中国科学院
  30. 美籍华裔物理学家丁肇中受聘西安交大名誉教授 — 中国新闻网
  31. 丁肇中:中国有很多世界一流实验物理科学家 — 人民政协网
  32. 诺奖得主丁肇中,东大开讲! — 澎湃新闻
  33. (天南地北山东人) 根在日照--丁肇中携妇将子故里行(组图) — 新浪网-水母网
  34. 诺贝尔奖获得者丁肇中先生参观山东大学隧道与地下工程实验室 — 山东大学高等技术研究院
  35. 丁肇中:“兴趣使我不会疲倦” — 人民网
  36. 丁肇中的家国情怀 — 微信公众平台-日照档案
  37. 丁肇中祖居的故事,根脉深长 — 光明网
  38. 浜蹭汉鐪间腑镄勪竵镶囦腑 — 新浪网-齐鲁周刊
  39. 丁肇中:“J粒子”不姓“丁” 最浪费不起的是时间_齐鲁网 — 齐鲁网
  40. 刚刚,丁肇中教授再踏故土 — 日照新闻网
  41. 日照名人丁肇中详细简历 解密中学与获奖感言(6)_齐鲁网 — 齐鲁网
  42. 潘国驹:我眼中的诺奖得主丁肇中_科普中国网 — 科普中国网
  43. 丁肇中的“我不知道” — 今日头条
  44. 丁肇中传:第一位用中文发表演说的诺贝尔获奖者_齐鲁网 — 齐鲁网

注释

  1. 质量为3.1×109eV[1]
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