物理13 法比奥拉·吉亚诺蒂等:物理爱华人?华人爱物理?吴秀兰成为第四位女性物理诺奖得主


意大利粒子物理学家法比奥拉·吉亚诺蒂(Fabiola Gianotti)、美国粒子物理学界约瑟夫·昂冈德勒(Joseph Incandela)和吴秀兰(Sau Lan Wu)。
五分钟前,瑞典科学院宣布,2021年诺贝尔物理奖授予意大利粒子物理学家法比奥拉·吉亚诺蒂(Fabiola Gianotti)、美国粒子物理学家约瑟夫·昂冈德勒(Joseph Incandela)和吴秀兰(Sau Lan Wu),以表彰他们在欧洲核子研究组织工作时发现希格斯粒子所作出的杰出科学贡献。
吴秀兰出生于中国香港,目前任职德国和美国。她是第七位获得诺贝尔物理奖的华人科学家,也是第十位获得自然科学诺贝尔奖的华人。非物理奖的另外两位是获得化学奖的钱永健和生理或医学奖的屠呦呦。
十诺奖,八物理,华人是否对物理情有独钟?是因为早期优秀华人加入物理研究比较多,抑或杨振宁、李政道1957年获得诺贝尔物理奖鼓励了更多华人偏好物理?还是有其它原因?
物理奖给予女性极为罕见。历史上的第一次是1903年旅法波兰科学家居里夫人,第二次是1963年旅美德国物理学家 Maria Goppert-Mayer,第三次是2018年获奖的加拿大科学家唐娜·斯特里克兰。也就是说几乎每次间隔六十年左右,而且近六十年居然没有改善。这一状况,今后是否改善,很难说,因为专注物理学研究的女性人数并不乐观。
纵观天下,今天准备研究物理的女性在哪里?肯定不在海外华人女性,因为极少。在中国吗?期待中国的青少年。
《知识分子》前总编、北京大学教授饶毅曾经在2009年发表《珍稀品种:杰出女科学家》一文,欢迎点击阅读。
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2020年诺贝尔物理学奖授予了意大利粒子物理学家法比奥拉·吉亚诺蒂(Fabiola Gianotti)、美国粒子物理学家约瑟夫·昂冈德勒(Joseph Incandela)和吴秀兰(Sau Lan Wu),以表彰他们在欧洲核子研究组织工作时发现希格斯粒子所作出的杰出科学贡献。
希格斯粒子是微观粒子家族中的特殊一员。它源于无处不在的希格斯场,希格斯场弥漫于整个宇宙,基本粒子在其中穿行并与其发生作用,从而获得质量。早在1964年,这一关于基本粒子如何获取自身质量的重要理论就由英国人彼得·希格斯等六位科学家提出。直到2012年,位于瑞法边境上的欧洲大型强子对撞机探测到希格斯粒子的存在,这一理论才得到证实。次年,诺贝尔物理学奖即被授予希格斯理论提出者彼得·希格斯和比利时人弗朗索瓦·恩格勒。今年的物理学奖则选择表彰为验证理论正确性而努力创新、拼搏的实验家们。
这是希格斯粒子领域的研究再次获得诺贝尔物理学奖。2013年,比利时物理学家恩格勒(François Englert)和英国物理学家希格斯(Peter W. Higgs)因提出的有关粒子如何获得质量的理论的工作被授予诺贝尔物理学奖。
法比奥拉·吉亚诺蒂
法比奥拉·吉亚诺蒂1960年出生于意大利罗马。她1989年从意大利米兰大学获得实验亚核物理学博士学位,现就担任欧洲核子研究中心主任,这也是担任此职位的第一位女性。2011年3月,法比奥拉·吉亚诺蒂被英国《卫报》(The Guardian)评选为 “最鼓舞人心的女性前100名”。
还是小女孩的时候,吉亚诺蒂就比较喜欢艺术和音乐。在音乐学校的时,她很认真的学习钢琴,高中学习喜好语言文学方面,例如哲学和艺术史。她充满了好奇心,一直在问事物为什么是这样。也是对于事物本源的求知欲望使吉亚诺蒂在大学时选择了粒子物理专业。 粒子物理追求事物的本源,可以解决那些哲学上提出的最本质、最基础的问题。
由于喜欢动手,她选择了做实验。 在1987年,她曾参与过大型正负电子对撞机(LEP)的UA2和ALEPH等实验。在那个时期,传递弱相互作用的W及Z玻色子刚刚被发现。她知道这个领域有广阔的前景,并投身在其中。从1994年开始,她就是欧洲核子中心(CERN)物理部门的研究物理学家,在包括大型电子正电子对撞机上的ALEPH上做实验,大型电子正电子对撞机是大型强子对撞机(LHC)以及大型强子对撞机的ATLAS的前身。CREN是世界上最大的物理研究机构。中心建设初衷是探索物理学最根本的问题—— 基本粒子及其相互作用。它所拥有的实验设备包括大型强子对撞机LHC,也就是世界上最大的加速器。吉亚诺蒂在2009至2013年担任瑞士日内瓦的CERN的大型强子对撞器所配备的七大实验侦测器之一—— 超环面仪器ATLAS的发言人(即总协调人)。2013年7月4日,CERN的科学家宣布发现希格斯玻色子,即捕获了赐予万物以质量的 “上帝粒子”,就是LHC的功劳。在发现 “上帝粒子”的过程中,贡献最大的实验组之一叫做ATLAS;吉亚诺蒂为ATLAS的发言人。
2016年1月1日,吉亚诺蒂担任CERN的第16届主任,也是担任该职位的第一位女性,任期为五年。
约瑟夫·昂冈德勒
约瑟夫·昂冈德勒是美国粒子物理学家,加州大学圣巴巴拉分校物理学教授,目前在CERN工作,在那里他花了两年时间担任大型强子对撞机 Compact Muon Solenoid 实验的发言人。
他于1986年获得了芝加哥大学的博士学位。他在欧洲核子研究中心的UA2实验中研究了W和Z玻色子,然后搜寻了带电的希格斯玻色子。他于1991年回到美国,在FNAL,他领导了硅探测器的建造和设计,共同领导了搜寻顶夸克的工作。该通道对1995年顶夸克发现的贡献最大。
自1997年以来,他一直参与欧洲核子研究中心的大型强子对撞机工作。他领导了CMS实验的大部分跟踪系统的建设。2011年,他当选为CMS实验的发言人。2012年7月4日,作为CMS实验的领导者,他与ATLAS实验的领导者ATLAS一起宣布发现了希格斯玻色子。53年前,理论物理学家预言了希格斯玻色子的存在,认为是完备的粒子物理标准模型关键的 “缺失的一环”。证实希格斯玻色子解释了为什么有些粒子有质量,而另外一些却没有。
在2013年获得基础物理特别突破奖时,昂冈德勒对自己的科学生涯有过一段生动的描述,从中也可以看出他做出科学发现背后的驱动力: “当我还小的时候,我想知道如果可以从一个空间区域移除所有东西会留下什么?它真的会 “没有” 任何东西了吗?我的结论是它必须是“某种东西”,但是什么呢?我不知道45年后,我会带领一个实际上能够解决这个问题的实验。我当然没想到,这会很难做到,这将涉及到如此众多才华横溢、富有创造力的人的贡献,他们同样受到对我们宇宙最基本方面的好奇心的驱使。希格斯玻色子的发现需要成千上万的人做出重要贡献—— 就像跨越40多个国家的全球交响乐团的音乐家一样。这是一个令人难以置信的壮举。它告诉我,如果人们抛开分歧并共同努力,人们可以做些什么非凡的事情。”
吴秀兰
吴秀兰自1986年起,就在欧洲核子研究组织担任访问学者,是欧洲核子研究中心超环面仪器(ATLAS)探测器组织的成员。她的队伍负责研究电脑模拟器的数据,该模拟器能以现有的理论计算出大型强子对撞机上探测器应得的数据。
吴秀兰出生于香港,1960年全奖赴美国瓦萨学院读本科,并于1963年毕业,获物理学文学士。之后,她于1964年获得哈佛大学攻读物理学硕士学位,1970年获得博士学位。她之后一直从事研究工作曾任职于麻省理工学院,德国电子加速器及威斯康星大学麦迪逊分校,现任该校的恩里科·费米讲座杰出物理学教授。
吴秀兰的获奖,使得诺贝尔自然科学奖的华人得主增至10位除了参与发现希格斯玻色子,吴秀兰早年还参与了丁肇中在麻省理工学院发现J粒子的实验,随后还对胶子的发现作出了杰出贡献,并于1995年获得过欧洲物理学会髙能和粒子物理奖。
制版编辑 | 卢卡斯



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