张文裕(1910年-1992年)今年1月9日是张文裕先生诞辰110周年纪念日,特写此文怀念这位杰出的实验物理学家、中国高能实验物理的创始人、中科院高能物理研究所首任所长。本文将介绍他不平凡的一生,讲述他载入科学史册的成果:火花室探测器的发明、μ子原子的发现等杰出成就,以及他对中国高能物理发展的开拓性贡献。
几十年过去,中国在高能物理领域已经取得了许多世界一流的成果,在国际高能物理界享有一席之地,而今又走到了发展中的关键时刻。
张文裕1910年1月9日出生在福建省惠安县一个贫苦农民家庭,兄弟姐妹八人,他排行老四,从小聪明好学。家中生活全靠种田维持,境况艰难,只有他一个孩子被送去读书。1923年,张文裕小学毕业后考上了泉州培元中学。交不起学费,他就靠勤工俭学,一面当小学兼课教师,一面继续中学学业。
1927年秋,中学尚未毕业,他怀揣中学校长许锡安写给燕京大学物理系主任谢玉铭教授的推荐信,只身一人辗转来到北京。当时,燕京大学的考期已过,但是惜才的谢玉铭教授还是为他争取了补考的机会。由于成绩优秀,张文裕被燕京大学物理系破格录取。
1934年,张文裕考取第三届英庚款留学生,到英国剑桥大学留学,在卡文迪许实验室攻读博士,师从著名物理学家卢瑟福。他的研究课题是用α粒子轰击铝、镁等轻元素,研究所形成的放射性同位素的产额与α粒子能量的关系,由此来研究原子核结构。张文裕的实验显示原子核不是一个点,而有大小,不是刚性,是柔软的结构。实验数据验证了之前玻尔提出的原子核液滴模型。
1943年,张文裕应美国普林斯顿大学的邀请,赴美从事核物理研究和教学工作。科研工作是在该校的帕尔摩(PaImer)实验室(后改名亨利实验室)进行,直至1949年。在这七年时间里,张文裕做了许多开创性的研究工作,因其中两项重要工作:一项发明、一项发现,而闻名于世,载入物理学史册。
1949年,新中国成立,张文裕得知消息,无比兴奋,很想回国为新中国的科学发展尽微薄之力。因夫人王承书临近分娩不能成行而深感遗憾。他联合旅美爱国学者积极筹备“全美中国科学家协会”,后被选为该学会的执行主席。这些引起了美国联邦调查局的注意,并开始对他的活动进行限制,对他回国的申请加以阻挠。他几次申请回国都未能成功。此时有人劝他加入美国国籍,他断然拒绝。
1956年6月,张文裕夫妇带着六岁的儿子登上了开往香港的克利夫兰总统号邮轮。同船的还有郭永怀和夫人李佩。据李佩回忆,在邮轮启航前,几名联邦调查局的人来势汹汹,上船翻查张文裕夫妇的行李。结果一无所获,悻悻而去。其实张文裕早有准备,行前已将重要科研资料寄到国内。
1956年10月,张文裕一家冲破重重阻碍回到了祖国的怀抱。当他踏上祖国的土地,感慨万千,看到国内发生的变化,更使他激动不已。他感到科技人员的精神面貌变了,科学研究规模以及发展科学的决心使他动容。
1961年到1964年,受我国政府委托,张文裕接替王淦昌担任苏联杜布纳联合核子研究所中国组组长,并领导一个联合研究组。研究内容包括高能中子在丙烷泡室中产生的各种基本粒子的产生截面、衰变和寿命,以及与其他粒子的相互作用等。他们把当时已知的重子共振态归纳成核子激发态和超子激发态,提出了一个重子能级跃迁图,并对Λ°超子和核子散射过程进行了研究。
1972年9月初,张文裕与朱洪元、谢家麟等18位科学家写信给周恩来总理,反映自1956年起我国高能物理工作五起五落,发展方针一直未定,“高能物理实验几乎是一片空白”的现状,提出必须发展高能物理以及建造高能加速器,以改变中国在此领域的落后面貌。建议抓紧开展高能加速器的预制研究,并成立高能物理研究所。
1984年10月,邓小平等党和国家领导人亲自为北京正负电子对撞机工程奠基。在奠基典礼上张文裕先生欣喜地对邓小平同志说:“我多年的愿望终于实现了”。
1988年10月,对撞机建成后投入高能物理实验运行。张文裕先生听到消息,无比兴奋。他说,“后半辈子回到中国,只做了一件事,建造中国自己的加速器,建立中国自己的粒子物理实验基地”。
张文裕回国后科研任务十分繁忙,但他始终未忘他热爱的教育事业。1958年,中国科学技术大学成立,他受该校原子核物理与工程系(后改称近代物理系)主任赵忠尧之邀担任兼职教授,讲授普通物理。他深知培养学生要从基础抓起,毫不犹豫地担当起这门基础物理的教学。
1973年,高能所成立后,他率领中国高能物理代表团出访美国、西欧。在经历了文革,中国与国际科学界中断交流多年之后,他见到了多位当年的老同事老朋友,并和他们恢复了联系。经张文裕先生邀请,美籍华裔物理学家李政道、杨振宁、丁肇中、吴健雄、袁家骝、邓昌黎、黄克孙等都先后回国访问和讲学。自此,高能所在我国科技界率先迈开了走向世界的步伐。