芝加哥大學(xué):李政道談費米

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  1948年,費米和李政道為計算主序星內(nèi)部溫度分布, 用手工合作制成專用計算尺。
    編者按:
    剛剛過去的2011年,是著名美國物理學(xué)家、諾貝爾物理學(xué)獎獲得者費米110周年誕辰。多年前,美國布魯克海文國家實驗室的塞巴斯蒂安·懷特(Sebastian White)曾計劃撰寫“費米在美國:費米作為一名教師在哥倫比亞大學(xué)和芝加哥大學(xué)留下的記憶”叢書。為此,他訪問了費米教授過去的學(xué)生和同事,其中包括李政道、理查德·伽溫(Richard L. Garwin)、弗里曼·戴森(Freeman Dyson)和維利斯·蘭姆(Willis Lamb)。
    李政道在1947年成為費米的博士研究生。在采訪中,他提供了當(dāng)年與費米接觸的個人感覺。這篇采訪稿雖然距今已有多年,但李政道先生對于費米如何教育學(xué)生的方法的回憶,仍然對于我們?nèi)绾无k好大學(xué),如何對學(xué)生進行教育具有一定的意義。特此刊出,以饗讀者。
    □采訪人:塞巴斯蒂安·懷特
    ■受訪人:李政道
    懷特:你是費米40年代的研究生,有費米當(dāng)你的老師感覺如何?
    李政道:這是非常激動人心的經(jīng)歷。當(dāng)然,在那個年代,芝加哥大學(xué)教授和學(xué)生整體水平是相當(dāng)了不起的,再加上費米的加入。我是1946年秋從中國直接過來的。這開始了我的專業(yè)生涯。
    懷特:你當(dāng)時知道費米在那兒,這也是你來芝加哥的理由之一?
    李政道:是的,這是理由之一。另外一個理由是因為我只有兩年大學(xué)學(xué)歷,而芝加哥大學(xué)是僅有的可錄取我直接進入研究生課程的學(xué)校。
    懷特:你是如何與費米商定你的博士論文題目的?
    李政道:實際上,在當(dāng)年我與費米曾經(jīng)有過幾個題目。第一個題目與費米關(guān)系較小,受到當(dāng)時的物理研究的進展的影響較多。
    那是在1948年,杰克·斯坦伯格(Jack Steinberger)是我的同學(xué)。他做了一個關(guān)于mu介子(現(xiàn)在名稱為繆子)衰變的實驗,發(fā)現(xiàn)了它具有一個連續(xù)譜。楊振寧、馬歇爾·羅森布魯斯(Marshall Rosenbluth)和我分析了三個過程:mu介子衰變、mu介子俘獲,和β衰變。我們非常高興地發(fā)現(xiàn)它們的耦合常數(shù)大致相同。在那個時候,我已經(jīng)是費米的學(xué)生了,當(dāng)時這一切發(fā)生得太快。杰克·斯坦伯格已經(jīng)作出存在一個連續(xù)譜的實驗結(jié)論,但是他不知道如何計算這個譜,這就是我被牽涉進去的原因。他過來問我,我用三體衰變理論做出來了(自然,這計算也是基于費米的弱作用理論)。
    在這個基礎(chǔ)上,我與楊振寧和羅森布魯斯合作,我們一起計算了這三個過程。之后,我告訴了費米這些計算結(jié)果,他很感興趣。他說,“你們必須將這些寫出來”。我說,問題是為什么它們必須具有相同的耦合常數(shù)。我認(rèn)為,這里面肯定隱藏著像廣義相對論那樣的最根本原理。我當(dāng)時非常自覺地應(yīng)用費米的β衰變理論。我問他,為什么他當(dāng)初的β衰變理論使用字母G代表β衰變耦合常數(shù),他告訴我,的確,在他的腦子里含有廣義相對論的想法。
    之后,幾個月過去了,因為存在幾點困難。例如,中間波色子必須擁有質(zhì)量,可是這質(zhì)量是如何產(chǎn)生的?在1948年圣誕節(jié)左右,費米打電話讓我去他辦公室。他說他剛剛收到來自蒂歐姆諾(Tiomno)和惠勒(Wheeler)的兩篇文章。
    他們也分析了這三個過程,并且發(fā)現(xiàn)了具有相同的耦合常數(shù)。但是他們沒有推測到中間波色子。我曾經(jīng)向費米提起過,我正在考慮存在一個中間波色子的可能,但是我不能搞定不變原則。當(dāng)年,還不知道可能存在一個統(tǒng)一的弱相互作用,因為只有費米的β衰變理論。但是一旦我們將β衰變和mu介子衰變、mu介子俘獲這三個作用,一起研究:這三個不同的過程引導(dǎo)我們深入更進一步的思考。所以我們推測,一定存在一個中間波色子,這個中間波色子很重,且有一個普適的耦合常數(shù)。問題是怎么樣能夠?qū)和A兩種不同的β衰變存在一種選擇規(guī)則,與同一個中間波色子耦合:因為在1948年,大家公認(rèn)宇稱必須守恒。