世界欠这个中国人一个诺贝尔物理学奖？

1902年6月，中国核物理学家赵忠尧出生在诸暨市城关镇赵佳巷。他不仅是第一个在实验中发现正电子存在的物理学家，也是中国核物理的奠基人之一，为中国核物理的发展做出了巨大贡献。今天，让我们截取一些赵忠尧先生生活的片段，欣赏这位杰出物理学家的性格。

家和国家的感觉——知识分子的责任

赵忠尧的父亲赵老先生是当地一位小有名气的医生。虽然他的收入只够养家糊口，但他对自己的小儿子赵老先生寄予厚望，希望他将来能为国家和民族做出贡献。关于他父亲的期望，赵忠尧晚年写下了《我的记忆》，内容如下:“我父亲早年自学医学，以行医为生。他看到了社会的贫困和落后以及贫富之间的不平等。他经常想为国家做贡献，但他也觉得自己缺乏知识，不能这样做。因此，他只希望我努力学习，将来为国家和人民做出贡献。”可以说，父亲的期望对赵忠尧后来的人生选择产生了微妙而重要的影响。

毕业于东南大学后，被回国任教的叶教授选中，成为清华大学物理系最早的教师之一。在清华工作期间，赵忠尧意识到当时国内科学研究水平与西方的巨大差距，这使他非常焦虑，也使他有强烈的愿望去西方更深层次地研究物理，回来提高中国的科学研究水平。

像其他出生在那个风雨飘摇的时代的知识分子一样，家庭和国家的艰难困苦曾经被赵忠尧看到和铭记。后来，无论他是在美国学习，还是在新中国核物理事业的开端，这些记忆都一直激励着他，支持着他穿越重重障碍，承担起知识分子的责任。

诺贝尔奖-正电子的发现

出于对物理学的热爱和对祖国科学研究未来的期望，赵忠尧决定在1927年去美国深造。正是在这次美国之行中，他完成了一项被后世视为诺贝尔奖的科学研究工作——通过实验发现正电子的存在。

赵忠尧在著名物理学家米利根的指导下，在加州理工学院学习实验物理。当时，物理学正处于蓬勃发展时期:构成物质的基本粒子相继被发现，量子力学和相对论等理论体系逐渐建立。当时，加州理工学院也是这些研究发现的前沿。赵忠尧的导师密立根教授通过以他名字命名的油滴实验测量了当时最精确的普朗克常数H，从而获得了1923年诺贝尔物理学奖。

经过一年的基础课程，赵忠尧成功地通过了前测，并开始了真正的课题研究。米利根教授最初给了赵忠尧使用光学干涉仪做实验的课题。赵忠尧认为虽然这门学科很容易获得学位，但他并没有学到多少技术，这与他出国留学的初衷背道而驰，所以他要求米利根教授换一门学科。

在一个教授拥有巨大权威的时代，采取这样的举措需要相当大的勇气。事实上，米里根对他的请求感到非常惊讶。一段时间后，他给了赵忠尧一个新课题:“计算物质中硬伽马射线的吸收系数”——当时赵忠尧和密立根本人都没有完全意识到这个课题把赵忠尧推向了一个伟大的物理发现的大门。

密立根安排这样一个话题的原因与当时物理学的发展密切相关。当时，物理学家对物质的基本结构有了许多发现，也有了许多新的疑问:为了描述高速运动的基本粒子，狄拉克将量子力学中的薛定谔方程与爱因斯坦的狭义相对论结合起来，得到了狄拉克方程。

根据这个方程，他进一步提出了空穴理论，认为存在一个负的电子能量海，并从理论上预测了正电子的存在。另一方面，来自宇宙或核反应的粒子辐射是当时物理学的一个重要研究对象。它们为人们理解基本粒子的物理性质和发现新的材料结构提供了一个极好的平台。为此，密立根为赵忠尧安排了“计算物质中硬伽马射线的吸收系数”的题目。他想研究电子的散射并验证理论计算结果。

1929年底，赵忠尧使用放射性元素钍衰变的中间产物ThC(铊208)作为辐射源，它可以发射能量为2.6兆电子伏特的伽马射线。在赵忠尧测量了这种硬伽马射线在几种物质中的吸收系数后，他意外地发现，只有当射线穿过轻元素时，它的吸收才符合理论公式。当它通过重元素时，出现了一种异常现象——实际吸收量大于公式给出的量。既然我们已经知道正电子的存在，这是可以理解的，因为辐射在穿过重元素时激发正电子和正电子，从而产生额外的吸收。这是人们第一次在实验中发现正电子的证据。虽然当时人们并不了解异常吸收的原因。

1930年，为了更多地了解硬辐射对物质的吸收机制，赵忠尧在第一次实验之后立即进行了一项新的实验，研究散射辐射的强度和角分布。这个实验比第一个更困难，因为散射辐射的强度比辐射背景弱。然而，凭借极大的耐心和细心，赵忠尧解决了许多技术问题，并最终完成了实验。测量结果出人意料地好。在这个实验中，他发现当伽马射线被重元素散射时，除了康普顿散射之外，还有一种特殊的光辐射伴随着上述的异常吸收。当时测量的这种特殊辐射的强度大约是各向同性的，每个光子的能量是0.5兆电子伏，这正是每个光子在电子对湮灭中带走的能量。这一结果表明γ射线在重元素中的特殊吸收不是由康普顿效应引起的。它揭示了一种新的反应机制——我们现在所知的正负电子对的激发。额外的辐射是由电子对的再湮灭产生的。

由此，我们可以看出，赵忠尧的研究工作确实从实验中看到了正电子对产生和湮灭的过程，这是世界上正电子存在的最早证据。然而，1936年诺贝尔物理学奖授予了安德森，他于1932年在云室中发现了正电子轨道。

20世纪80年代以来，杨振宁、李政道和丁肇中进行了大量的研究和考证，充分肯定了赵忠尧的成就。半个世纪后的1983年，安德森也写了这个故事:当他还是加州理工学院的研究生时，他和赵忠尧被一堵墙隔开了。那时，他知道并意识到，赵的实验结果表明，有一种新的物质，人们还不知道。他的研究受到了赵的启发。20世纪90年代，曾担任诺贝尔物理学奖主任的瑞典皇家学会教授埃克斯彭格在宣布诺贝尔奖评选过程时对此进行了评论，称这是“一个非常令人不安的疏漏，不能再弥补了”。

现代物理学研究的一段历史就这样形成了一种舆论。一些媒体甚至报道“世界欠中国一个诺贝尔奖”。

在美国四年的学习旅行

除了正电子的发现，赵忠尧的另一个主要成就是作为中国核物理科学的奠基人，他对核物理的发展做出了巨大贡献。其中，他在美国学习加速器建造技术的四年学习之旅尤其值得一提。

1946年，美国在日本投下两枚原子弹，然后在太平洋的比基尼岛试射另一枚。离岛28公里的海面上有一艘军舰。包括赵忠尧在内的一些国家的观察员正在观看原子弹爆炸试验。作为第一个看到蘑菇云的中国科学家，当其他观察代表在实验结束后前往美国访问时，他匆匆赶回美国的母校加州理工学院，完成美国之行——了解美国核物理科学的最新进展，并试图购买核物理研究设备。

然而，对于一个熟练的女人来说，没有米饭是很难做一顿饭的。当时任**研究院院长的物理学家萨本东转账的金额只有12万美元。这笔钱远远不足以购买科学研究仪器，尤其是核物理研究急需的加速器。出于这个原因，赵忠尧决定自己学习制造加速器的技术，并购买零件回家组装。

结果，他放弃了再次来到美国并能够取得更多研究成果的机会。他先后通过了加州大学、加州理工学院、麻省理工学院等机构的几个加速器实验室。，尽可能掌握加速器的制造和使用技术，同时寻找工厂加工所需的零件。与此同时，他还尽可能花时间继续科学研究，并在宇宙线研究方面取得了良好的成果。直到1950年回到中国，赵忠尧利用他在美国的四年时间再次进入物理学研究的前沿。更重要的是，他在静电加速器的设计和研究方面学到了很多技术，为中国核物理的未来发展做出了重要贡献。到1958年，在赵忠尧的领导下，中国研究人员终于成功地建造了他们自己的V2加速器，其中赵忠尧在美国的研究和研究经验贡献很大。

当然，除了上述成就之外，还有赵忠尧在清华大学和西南联合大学时期在中国培养核物理人才的努力，1950年从美国回到中国时所经历的困难和挫折，以及回国后对核物理相关研究机构和科研部门建设的贡献...这一系列的事迹在这里没有详述，但它们也是不可磨灭的丰功伟绩。

在回忆晚年生活时，赵老说:“我对自己走过的路进行了回顾和思考。唯一的安慰是，60多年来，我一直兢兢业业地为祖国工作，讲真话，做实事，不求私利，不浪费时间。”对于在自己的家庭和国家经历了许多艰难岁月的赵老来说，“为祖国兢兢业业”绝对不是老生常谈，而是他生活的真实写照。他与正电子的奇妙相遇是历史上的一件大事，他与中国核物理科学的团结更是一个情感传奇。