趙忠堯

趙忠堯

趙忠堯（1902年6月27日－1998年5月28日），中國核物理、中子物理、加速器和宇宙線研究的先驅和啟蒙者。浙江紹興諸暨人。其早期對γ射線散射中反常吸收和特殊輻射的實驗發現，在正電子、反物質的科學發現史上有重要意義。他在1930年成為歷史上首名捕捉正電子的人，其研究直接促成物理學家卡爾·戴維·安德森於1936年獲得諾貝爾物理學獎，安德森在晚年承認他的研究是建基在趙忠堯的基礎之上。

目錄

生平

趙忠堯的父親是一名醫生，經歷過不少戰爭禍事，對中國貧窮勢弱的局面痛心疾首。從他出生起，父親就常常教導他要努力讀書，將來為國家效力。父親樸素真誠的民族情感，深深影響了趙忠堯，從小恪守父訓努力讀書，門門功課都是特優。

1920年浙江諸暨中學畢業後，考入南京高等師範學校（後改為國立東南大學、國立中央大學、國立南京大學）數理化部，修讀化學、數學、物理課程，師從任鴻雋、王季梁、孫洪芬、張子高、胡剛復、葉企孫、何魯、熊慶來等人；因父親去世，家境困難，1924年春留校在物理系擔任助教，一面教書，一面聽課、考試，補足學分，1925年畢業於國立東南大學物理系，獲理學士學位。1925年夏隨同東大物理系教授葉企孫轉往北京清華學校（1928年更名清華大學）任教。

1927年夏赴美國加州理工學院留學，師從1923年諾貝爾物理獎得主、校長密立根，快畢業前，密立根給他佈置了一道題目，只要他完成就能取得博士學位。可他卻覺得，這個題目太簡單，主動要求換更難的題目。密立根還從來沒碰過這樣的學生，於是重新給了他一道極難題。沒想到，這道題非但沒難倒他，反而成就了他在物理學上的偉大發現。

1930年，他順利完成密立根佈置的任務，並且從硬γ射線「反常吸收」實驗中，他得出一個震驚世界物理界的結論：在人類物理學史上，他第一個觀測到，正電子（電子的反物質）。成為歷史上首名捕捉正電子的人，

1931年獲博士學位。1931年赴德國在哈勒大學從事研究工作。

1932年返國，回清華大學物理系任教授。1937年抗戰爆發，全家輾轉南下到昆明，利用休假在雲南大學任教；1938年清華大學與北京大學、南開大學合併組建西南聯合大學，任西南聯合大學教授。1945年，應吳有訓校長邀請回國立中央大學物理系任教，並擔任物理系主任。

1946年，赴美國參觀美國在太平洋中的原子彈實驗，並在麻省理工學院電機系靜電加速器實驗室、卡內基地磁研究所、加州理工學院核反應實驗室工作；其間購置核物理實驗器材。1948年，獲選為中華民國中央研究院第1屆(數理科學組)院士。1950年返國途中被美國政府拘留達數月之久。之後克服重重困難，於1950年底取道香港返回中國大陸，在中國科學院物理研究所、高能物理研究所工作。

1955年當選中國科學院院士。1958年籌建中國科學技術大學近代物理系，兼任系主任。

1966年文革開始後，趙因為在三星鉛筆廠有股份，被定為「資本家」，又由於有滯留美國的經曆，被戴上「特務嫌疑」的帽子，關進了牛棚受到監視與審查。一直到1973年，高能物理研究所成立，趙忠堯得以恢復工作，擔任副所長並主管實驗物理部的工作。

1998年5月28日在北京逝世。

主要成就

• 發現反常吸收和特殊輻射，在人類歷史上第一次觀測到正電子，實驗發現反物質。1930年，趙忠堯發表《硬γ射線在物質中的吸收係數》和《硬γ射線的散射》等論文，發現了γ射線通過量子物質時的「反常吸收」，即正負電子對湮滅現象，實驗觀測到正電子。該發現是量子電動力學理論發展的里程碑。趙忠堯並沒有因該項成就被授予諾貝爾獎。兩年後，他的同學安德遜(C. D. Anderson)在威爾遜雲霧室中觀測到宇宙線的反物質——正電子的徑跡，獲諾貝爾物理獎。安德森注意到有一個粒子，它在磁場中的彎曲方向與電子在磁場中的彎曲方向相反。因此他知道這個粒子帶着一種不同的電荷，他還知道這個粒子的質量跟電子質量差不多。他得出的結論是，這個粒子的質量介於電子質量和質子質量之間。這是第一種被發現的反物質。他在回憶中提及：「我依稀記得，當時有一個研究生。我猜他跟其他研究生一樣，沒有讀過所有的理論。因此他（看到實驗結果後）沒有立即認識到那就是反物質；而反物質此前就已經被英國物理學家保羅·狄拉克預言出來了。」安德森提及的這件事是指1929年加州理工學院的研究生趙忠堯曾經也發現過相關的實驗現象，但貌似他當時的論文重點放在了硬伽馬射線的散射上，而不是正反物質的湮沒現象。趙忠堯後來也沒有再繼續跟進或指出正電子的說法，因此諾貝爾物理學獎最終頒給了卡爾·安德森，並第一次與華人科學家擦肩而過。諾貝爾物理獎得主丁肇中教授曾經評論：「要不是趙教授在30年代對正負電子湮滅發現做出的巨大貢獻，我們就不可能有正負電子對撞機，也就沒有今天的物理研究。」

• 在中國建立核物理實驗基地。1932年回國後，在極為簡陋的條件下在清華大學建立了核物理教學實驗室，從事γ射線、人工放射性和中子物理的研究工作。期間發表了《硬γ射線與原子核的相互作用》等有重要意義的成果和論文。1950年回國後，在中國科學院近代物理研究所主持核物理方面的工作，主持建成了中國第一台質子靜電加速器，使中國加速器技術邁出了第一步，還發展了真空技術、高電壓技術、離子源技術，對中國高技術工業的發展起了推動作用。在他主持下，以靜電加速器為基礎又建設了中國最早的核物理實驗室，開展了中國最早用加速器的核物理實驗。並且主持在中國科技大學建立起一個專業實驗室，開設了β譜儀、氣泡室、γ共振散射、穆斯堡爾效應、核反應等較先進的實驗。此後北京開建正負電子對撞機工程、加速器、質譜儀和同步輻射應用設施等等並投入運行，都積累着趙忠堯等老一輩科學家的心血。

• 啟蒙中國的核物理科學。首次在中國開設核物理課程，培養了中國第一批原子能專業人才。在長期的研究和教學工作中，培養大批人才，為中國核物理宗師，被稱為「中國原子能之父」。桃李滿天下，學生中許多為有關領域有所成就的專家學者，如王淦昌、錢三強、錢偉長、王大珩、楊振寧、李政道、朱光亞、鄧稼先、趙仁愷、馮端、朱清時等人。中國第一枚原子彈誕生，第一枚氫彈爆炸，第一艘核潛艇下水，第一個高能量正負電子對撞機問世，第一個核電站動土興建……這些原子能開發領域的成果，有將近一半的技術力量來自趙忠堯和他的學生們。趙忠堯奠定了中國原子核能事業的基礎。