`丁'粒子外史

[转注] 原文分3篇刊于水母science版. BNL: 布鲁克海文国家实验室, SLAC: 斯坦福直线加速器中心

发信人: Parity (嫖姚校尉), 信区: Science
标  题: 关于J/ψ(1)
发信站: 水木社区 (Sat May 19 11:57:03 2007), 站内

看到大家在讨论,正好这两天读过一些这方面的历史,总结一下:

1.C-quark的存在是Glashow 先提出的吧,那个时候大家发现轴矢反常,为了消除
反常,得另外有一个quark. Glashow曾在1970年的某次会议上见到丁肇中,然后
跟丁说过这事,丁听后无动于衷.

2.丁曾经说过:"There are two kinds of experimenters, the first kind do
what theorists tell them to do. The second kind follow their own ideas.
I am of the second kind.I am happy to eat Chinese dinners with theorists,
but to spend your life doing what they tell you is a waste of time."   
理论家的确可能是在瞎指挥,但历史上也确有不少发现因为发现者不知道背后的
理论是什么而错过:比如Lamb位移,在Lamb之前有几个都看到了,只有Lamb这个
转行的理论家知道这个很小的位移的意义;比如Parity violation,李杨提出后,
很多人回头去检查,才发现,30年代就有实验表明了这个现象.总之,物理届这种
剑宗气宗相互鄙视应该不是好事

3.不管怎样,丁最初的实验直接目的不是为了发现C-quark.丁认为除了当时已知的
矢量中性介子(丁称之为重光子)ω,ρ,φ外,还有其他的重光子.这个思路也是对的,
因为最后发现的J/ψ就是一种矢量中性介子,只是丁对J/ψ由一种新的quark构成
这一点不敏感罢了

4.丁的实验在BNL进行,他用质子去轰击一个靶来制造中性矢量介子,然后通过这个
中性矢量介子衰变为e+,e-来辨认这个介子.正如前面有人指出的,这样的噪音很大,
大部分产物是质子,中子等等.与SLAC的信号那是没法比的.

5.SLAC的劣势在于,整个对撞机是为单能对撞设计的,能量虽然可调,但调节非常
麻烦,把电子能量调上去之后,相应要调节加速器里的磁场,所以虽单能信号很强,
但不适合扫描

6.曾经有一次,Harvard和Cornell各有一个组,用高能光子去轰击靶来制造正负电子对
以验证QED,这俩组都发现QED错了.丁知道后,组织人马在欧洲做了类似的实验,丁令人
恐怖的仔细证明那俩组都错了,QED是对的.他发表论文时,不是很给错的一方面子,
明目张胆地把双方的结果放在一起对比,这让欧洲那个实验室的主任很不爽,因为
他们实验室的建立得到Harvard组的很大帮助.无论如何,丁就此成名,仔细而又准确
是他的风格

7.丁的组在实验时仔细到了如何程度呢?数据出来后,有两个小组各自独立地写程序
来分析同一个实验数据.

8. 8月底的时候,第一个组很惊异地看到一个峰:

能量(Gev)    counts
3.025        1
3.050        6
3.075        17
3.100        15
3.125        5
3.150        1

这个峰的出现是如此意外,以至于这个组的人自己大吵大闹起来,因为他们以为谁把程序
搞错了,然后冲进当时工作紧张的计算机室,野蛮地把别人的程序都停了,检查了一遍
还是一样.

9.自然,第二个组也看到了这个峰,也很怀疑自己弄错了.然后两个组meet的时候,很长
时间谁都不说话,因为都怕是自己弄错了.终于,第二组的人忍不住说:"我们组分析的
结果很特别..."然后大家就一起兴奋起来

10.尽管有人希望立刻发表这个结果,丁的仔细和谨慎使他最后决定先等等.这个决定
相当地冒险,一方面,BNL的加速器要做维护,到将近10月份底才能重开;另一方面,
SLAC的新加速器已经开始运行,对方拥有原理上优势,只要知道3.1这个数,
对方可以在一天之内就得到足够的counts来确定这个发现.

11.于是丁组的成员不断地打听SLAC运行的范围,当他们得知SLAC扫描的范围是4-6Gev
时,都大感宽心

12.到10月22日,加速器重开后,丁指挥做了一系列测试来确定这个峰:把靶加厚一倍看
信号是不是也增加一倍;把电磁铁改变10%看那个峰是不是还在原来位置;改变电磁铁
的极性等等.这个峰被仔细地确定为一个正确的峰

13.丁要求组员严格保密.第一个组的组长回mit做seminar不得不提到这个实验时,
为了隐藏发现,画图的时候,把步长加大,区间积分来让这个峰显得不那么明显,这
还是没能瞒过mit核物理的头.

14.到十月底,已经完全确定J粒子了,丁肇中还是选择沉默.第二个组长认为,丁这时
太贪婪了,他们也注意到ψ'的迹象,丁大概打算把这个也搞清楚了再发表.

15.这样的秘密是不能长久保持的,很快rumor就在BNL传开了.
88年Nobel奖得主Schwartz知道了这个好消息后就来恭喜丁:

Schwartz: Sam,I hear you got a bump at 3.1
Ting:    No,absolutely not.Not only do I not have a bump,it's absolutely FLAT.
Schwartz(有点不爽了): I'll make you a bet.Ten dollars you got a bump.
Ting:  Absolutely.I'll bet.

16.Schwartz大怒.他当天正好要飞往SLAC,就跟他的组在SLAC的人说了丁在3.1处发现了一个
bump.至于他的组有没有人告诉那个发现ψ的组,那就不得而知了.很久以后,Schwartz
并不为自己的大嘴感到惭愧,而且还相当地生气:"..if he had shown me the thing,if
he had talked to me in those terms,there wouldn't be any issue as to who   
discovered what.He would have full credit.By doing what he did,he put himself 
in the position where he ended up having to share it. For what did I do? I flew
back to SLAC the very same day, and I said to my guys,'.....he's got a bump
at 3.1 because his people have told me he's got a bump.'"

17.SLAC一个星期以前还在搞4.2,并且当时也报告说有一个新的发现.然后突然就转回3.1了,
他们后来解释说,他们分析数据时注意到3.3附近有点异常,就回头检查,并坚决否认知道
丁的任何消息.个人感觉,这个解释有点牵强

18.SLAC很快就确定了ψ,然后立马决定发表,一直盯着SLAC的丁这时迫于形势,宣布了发现.
ψ',ψ"还是被SLAC确定了.所以只有J/ψ,却没有J',J"

19.关于这一问题,mit前面那个没被哄住的牛人说:

"Oh, the discoveries were independent-absolutely.I'm convinced of that. But the
physics-that's something else. Physics is never independent.How independent can
you be in such a strongly interacting environment?"