芝加哥大学:李政道谈费米
编者按:
刚刚过去的2011年,是著名美国物理学家、诺贝尔物理学奖获得者费米110周年诞辰。多年前,美国布鲁克海文国家实验室的塞巴斯蒂安·怀特(Sebastian White)曾计划撰写“费米在美国:费米作为一名教师在哥伦比亚大学和芝加哥大学留下的记忆”丛书。为此,他访问了费米教授过去的学生和同事,其中包括李政道、理查德·伽温(Richard L. Garwin)、弗里曼·戴森(Freeman Dyson)和维利斯·兰姆(Willis Lamb)。
李政道在1947年成为费米的博士研究生。在采访中,他提供了当年与费米接触的个人感觉。这篇采访稿虽然距今已有多年,但李政道先生对于费米如何教育学生的方法的回忆,仍然对于我们如何办好大学,如何对学生进行教育具有一定的意义。特此刊出,以飨读者。
□采访人:塞巴斯蒂安·怀特
■受访人:李政道
怀特:你是费米40年代的研究生,有费米当你的老师感觉如何?
李政道:这是非常激动人心的经历。当然,在那个年代,芝加哥大学教授和学生整体水平是相当了不起的,再加上费米的加入。我是1946年秋从中国直接过来的。这开始了我的专业生涯。
怀特:你当时知道费米在那儿,这也是你来芝加哥的理由之一?
李政道:是的,这是理由之一。另外一个理由是因为我只有两年大学学历,而芝加哥大学是仅有的可录取我直接进入研究生课程的学校。
怀特:你是如何与费米商定你的博士论文题目的?
李政道:实际上,在当年我与费米曾经有过几个题目。第一个题目与费米关系较小,受到当时的物理研究的进展的影响较多。
那是在1948年,杰克·斯坦伯格(Jack Steinberger)是我的同学。他做了一个关于mu介子(现在名称为缪子)衰变的实验,发现了它具有一个连续谱。杨振宁、马歇尔·罗森布鲁斯(Marshall Rosenbluth)和我分析了三个过程:mu介子衰变、mu介子俘获,和β衰变。我们非常高兴地发现它们的耦合常数大致相同。在那个时候,我已经是费米的学生了,当时这一切发生得太快。杰克·斯坦伯格已经作出存在一个连续谱的实验结论,但是他不知道如何计算这个谱,这就是我被牵涉进去的原因。他过来问我,我用三体衰变理论做出来了(自然,这计算也是基于费米的弱作用理论)。
在这个基础上,我与杨振宁和罗森布鲁斯合作,我们一起计算了这三个过程。之后,我告诉了费米这些计算结果,他很感兴趣。他说,“你们必须将这些写出来”。我说,问题是为什么它们必须具有相同的耦合常数。我认为,这里面肯定隐藏着像广义相对论那样的最根本原理。我当时非常自觉地应用费米的β衰变理论。我问他,为什么他当初的β衰变理论使用字母G代表β衰变耦合常数,他告诉我,的确,在他的脑子里含有广义相对论的想法。
之后,几个月过去了,因为存在几点困难。例如,中间波色子必须拥有质量,可是这质量是如何产生的?在1948年圣诞节左右,费米打电话让我去他办公室。他说他刚刚收到来自蒂欧姆诺(Tiomno)和惠勒(Wheeler)的两篇文章。
他们也分析了这三个过程,并且发现了具有相同的耦合常数。但是他们没有推测到中间波色子。我曾经向费米提起过,我正在考虑存在一个中间波色子的可能,但是我不能搞定不变原则。当年,还不知道可能存在一个统一的弱相互作用,因为只有费米的β衰变理论。但是一旦我们将β衰变和mu介子衰变、mu介子俘获这三个作用,一起研究:这三个不同的过程引导我们深入更进一步的思考。所以我们推测,一定存在一个中间波色子,这个中间波色子很重,且有一个普适的耦合常数。问题是怎么样能够将V和A两种不同的β衰变存在一种选择规则,与同一个中间波色子耦合:因为在1948年,大家公认宇称必须守恒。
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