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Dale D. Hoppes

Dale D. Hoppes(1928年出生)是美国美国美国是位于北美洲、实行联邦制的国家,由50个州、作为合众国政府所在地的哥伦比亚特区以及波多黎各、关岛等属地组成,首都为华盛顿哥伦比亚特区。1776年7月4日,大陆会议通过《独立宣言》。2020年人口普查(2020年4月1日)全国常住人口为331,449,281人(约3.31亿人);众议院435个议席依据人口普查结果在各州之间分配。点击查看完整词条National Bureau of Standards(后来的National Institute of Standards and Technology)的核物理学家,后来领导该机构的Radioactivity Group。1956年至1957年,他与Chien-Shiung WuChien-Shiung WuChien-Shiung Wu(吴健雄,1912—1997年)是出生于中国的美国实验物理学家,长期任教于Columbia University,曾参加曼哈顿计划。她与合作者在1956年至1957年完成的钴-60 β衰变实验首次以实验证明宇称在弱相互作用中不守恒。点击查看完整词条、Ernest AmblerErnest AmblerErnest Ambler(1923—2017年)是出生于英国的美国物理学家,1953年加入National Bureau of Standards从事低温物理研究,是1956年至1957年与Chien-Shiung Wu合作完成钴-60宇称实验的四名该局物理学家之一。他1975年起代理该局局长,1978年正式出任局长,1988年主持该局更名为National Institute of Standards and Technology,1989年退休。点击查看完整词条、Raymond W. HaywardRaymond W. HaywardRaymond W. Hayward(1921—2001年)是美国National Bureau of Standards的核物理学家。1956年至1957年,他与Chien-Shiung Wu、Ernest Ambler、Dale D. Hoppes和Ralph P. Hudson共同完成钴-60 β衰变实验,证明宇称在弱相互作用中不守恒。点击查看完整词条和Ralph P. HudsonRalph P. HudsonRalph P. Hudson(1924—2016年)是出生于英国的美国低温物理学家,1951年加入National Bureau of Standards,先后任Cryogenic Physics Section主任和Heat Division主任,是1956年至1957年与Chien-Shiung Wu合作完成钴-60宇称实验的四名该局物理学家之一。1980年至1989年,他在法国的Bureau International des Poids et Mesures主管出版工作并任期刊Metrologia主编。点击查看完整词条共同完成钴-60 β衰变实验,证明宇称在弱相互作用中不守恒。

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词条资料

出生于印第安纳州Liberty

Purdue University毕业并进入National Bureau of Standards

1950年,他在Purdue University获得理学学士学位,并从这一年起在National Bureau of Standards(后来的National Institute of Standards and Technology,NIST)担任核物理学家。⁠[1]

参加钴-60宇称实验

1956年,Columbia UniversityColumbia UniversityColumbia University(哥伦比亚大学,正式名称 Columbia University in the City of New York)是位于美国纽约市的私立研究型大学,常春藤盟校成员。学校前身是1754年依英王 George II 特许状创立的 King's College,是纽约州历史最悠久、全美第五古老的高等教育机构;1784年改名 Columbia College,1896年迁至曼哈顿晨边高地并启用大学名称。学校设17个学院,另有4所附属学院,2025年秋季在校学生35,978人。2026年7月1日起,法学学者 Jennifer L. Mnookin 任校长。点击查看完整词条的Tsung-Dao LeeTsung-Dao LeeTsung-Dao Lee(李政道,1926—2024年)是出生于中国上海的美国物理学家,长期任教于Columbia University。他与Chen Ning Yang在1956年提出弱相互作用中宇称可能不守恒,二人因此共同获得1957年Nobel Prize物理学奖;20世纪70年代起,他参与推动中国的高能物理研究和物理人才培养。点击查看完整词条和Institute for Advanced Study的Chen Ning YangChen Ning YangChen Ning Yang(杨振宁,1922—2025年)是出生于中国安徽合肥的理论物理学家,1957年与Tsung-Dao Lee因对宇称定律的研究共同获得Nobel Prize物理学奖。他在1954年与Robert L. Mills提出非阿贝尔规范场理论(Yang–Mills理论),先后任职于Institute for Advanced Study、Stony Brook University和Tsinghua University。点击查看完整词条提出宇称在弱相互作用中可能不守恒,并建议了几种检验实验,其中一种是测量取向钴-60原子核发射β粒子的方向分布。Columbia University的Chien-Shiung Wu经Henry Boorse和Mark W. Zemansky建议,与National Bureau of Standards的Ernest Ambler取得联系,实验随后安排在该局的低温实验室进行。⁠[2][3]

Ambler和低温物理组(cryogenic physics section)组长Ralph P. Hudson先向该局的β衰变专家Raymond W. Hayward和Hoppes了解情况,然后决定一试。Magdolna Hargittai在Physics World发表的文章写道,1956年9月Chien-Shiung Wu与Ambler在华盛顿会面,两人邀请该局三位同事参加:低温专家Hudson以及辐射探测专家Hayward和Hoppes。⁠[4][5]

Hudson为NIST撰写的文章写道,Chen Ning Yang和Tsung-Dao Lee曾向同在Columbia University、专长β谱学的Chien-Shiung Wu请教;Columbia的Henry Boorse和City College of New York的Mark W. Zemansky当时在Columbia University主持一个规模不大的低温物理研究项目,没有这项实验所需的设备,但知道Ambler不久前从Oxford的低温核物理研究组转到了National Bureau of Standards。该局的低温实验室被选中,是因为它能在毫开尔文温区做研究,其人员又有使原子核取向的经验。NIST“Taking Measure”栏目2021年的文章则写道,Tsung-Dao Lee在论文发表之前就把这些想法告诉了她。⁠[2][6]

该文记述,Chien-Shiung Wu寻找能承接实验的低温实验室时,Oak Ridge National Laboratory和Leiden University的实验室都忙于自己的工作,而National Bureau of Standards的低温实验室正处在两个大项目之间。2005年Tsung-Dao Lee为纪念实验50周年在NIST作报告,Hudson在问答环节说,她是这一领域的顶尖人物,又参加过曼哈顿计划曼哈顿计划曼哈顿计划(Manhattan Project)是美国在第二次世界大战期间研制原子弹的计划,1942年起由陆军工程兵团的Manhattan Engineer District管理,英国和加拿大参与合作。计划在田纳西州Oak Ridge、华盛顿州Hanford和新墨西哥州Los Alamos等地建起工厂和实验室,1945年进行了首次核试验,同年原子弹先后投到日本的广岛和长崎;战后,其职能移交文职的Atomic Energy Commission。点击查看完整词条,这个请求值得认真对待;他们的上司Ferdinand Brickwedde同意开展这项工作,条件是不花钱。Ambler在口述历史中说“We went for it very hard”,并说该局的资深物理学家认为这项实验希望渺茫。⁠[6]

该文还记述,Tsung-Dao Lee在2005年的报告会上朗读了Chien-Shiung Wu对此事的一段已发表的自述:她和丈夫原已订好Queen Elizabeth号的船票,准备去日内瓦开会,再前往东亚,但她意识到必须立刻着手做这项实验,以免别人抢先。Hargittai的文章写道,1956年春天Tsung-Dao Lee到她的办公室询问β衰变中宇称守恒的实验依据,她提出用经去磁法极化的钴-60作β源,并在1973年回忆说这是“golden opportunity for a beta-decay physicist”;当年春天她开始筹划实验,取消了回中国的行程,那时她已约20年没有回去。实验需要把两种此前从未结合使用的技术合在一起,而她没有接近绝对零度的设备和经验。⁠[6][5]

James Schooley为Hudson写的纪念文章说,Chien-Shiung Wu打电话给Ambler,向他介绍了当时还只有预印本的Lee–Yang论文,并询问National Bureau of Standards是否愿意一试。Hargittai的文章写道,联合小组在1956年10月开始测量;NIST的文章把合作的时间写为1956年的六个月,并说她派研究生到当时设在华盛顿的该局总部,自己也定期前往。一部NIST机构史写道,Hudson与Ambler共同负责实验的低温部分。⁠[4][5][6][7]

Hayward和Hoppes当时都是Atomic and Radiation Physics Division放射性组(Radioactivity Section)的成员,负责实验的辐射物理部分。Hoppes当时还是研究生,是Hayward的学生,两人参与设计并搭建了实验使用的符合测量系统。⁠[7][6][8][9]

Ambler在NIST的一次口述历史访谈中回忆,Chien-Shiung Wu、Hayward和Hoppes负责β粒子的探测与计数,他本人和Hudson负责低温部分。⁠[6]

实验把钴-60置于硝酸铈镁晶体的薄表层内,用绝热去磁法冷却。真空容器内的薄蒽晶体闪烁体探测β粒子,光信号经一根120厘米长的有机玻璃(lucite)光导管传到光电倍增管,外部两台碘化钠γ计数器用来测定原子核的极化程度。准备工作持续约六个月,中途因放气问题把装置由不锈钢改为玻璃。⁠[2]

Hudson的文章给出的细节是:蒽晶体位于钴-60放射源上方约2厘米处,脉冲由一台10道脉冲幅度分析器计数;绝热去磁使用约2.3特斯拉(23千高斯)的磁场,样品温度降到约0.003 K,NIST的专题网页写的也是0.003 K,该网页还写明含钴-60的晶体表层厚50微米。Noemie Benczer-Koller为National Academy of Sciences撰写的Chien-Shiung Wu传略则把晶体写作“cerium magnesium (cobalt) nitrate”,温度写作0.01 K,光导管长度写作4英尺。⁠[2][3][9]

该文还说明了实验设计上的难点:β源必须与作为冷却介质的顺磁晶体接触,又必须位于表面,β粒子才能射出;极化所需的外磁场不能使晶体升温,放射源的强度也要在灵敏度和局部发热之间取舍。硝酸铈镁晶体的磁性有很强的各向异性,可以在晶面内加较强的冷却磁场,在垂直方向加较弱的极化磁场。晶体装在抽成真空的容器里,容器浸在液氦中,外面是液氮;内层容器上绕有电感线圈,通过晶体的磁化率测量温度。两台γ计数器都只接收光电峰脉冲。⁠[2]

实验先后在两个相反的极化磁场方向下测量β粒子的发射。Hudson的文章写道,沿原子核自旋相反方向发射的β粒子更多,不对称性达到了可能的最大值;NIST的文章引用Chien-Shiung Wu的话,称结果“reproducible and huge”。National Academy of Sciences的传略写道,到1956年12月底已观察到很大的效应。⁠[2][6][9]

1956年12月27日,National Bureau of Standards的几位实验者第一次看到不对称的迹象。Ambler的实验记录本第90页记录了这一天的实验,Hudson后来在这一页上方加写了“PARITY NOT CONSERVED!”。NIST的网页写道,当天两次成功的测量中第一次始于12:04,把极化方向反转后观测到了相反的趋势。⁠[5][3]

论文发表与Department of Commerce金质奖章

1957年1月9日凌晨2时左右,实验小组最终确信了结果。论文“Experimental test of parity conservation in beta decay”刊登在1957年2月15日出版的Physical Review上(第105卷,第1413—1415页),作者依次为C. S. Wu、E. Ambler、R. W. Hayward、D. D. Hoppes和R. P. Hudson。⁠[6][2]

小组确信结果之后,Hudson从抽屉里取出一瓶葡萄酒,连同几只小纸杯放在桌上。Tsung-Dao Lee转述Chien-Shiung Wu的话说:“We finally drank to the overthrow of the law of parity.”Hudson说,那是一瓶1949年份的Chateau Lafite Rothschild。⁠[6][5]

NIST的文章写道,小组在发表之前需要确认结果,同时面临压力,因为Columbia University的研究者也准备就同一问题发表论文;理论家原先预计,自旋方向反转时差别很小。⁠[6]

Hudson的文章写道,Chien-Shiung Wu在Columbia University的同事在Columbia University的回旋加速器上设计了一项实验,在一两天内就用介子衰变实验显示出宇称效应,这时National Bureau of Standards小组原定的各项核对实验还远未做完;National Academy of Sciences的传略写道,Leon Lederman、Richard Garwin和Marcel Weinrich在μ子衰变中探测到了不对称。Hargittai的文章记述,1957年1月4日Tsung-Dao Lee在Columbia University物理学家例行的中餐午餐会上谈到了该局的结果,Leon Lederman当晚8点左右打电话到Richard Garwin家中,提出用μ子检验的办法,两人用Lederman的研究生Marcel Weinrich为另一个项目搭建的设备,从1月5日凌晨测量到1月8日拂晓,当天写出报告;Tsung-Dao Lee劝他们不要抢先投稿,认为这样做不公平,因为National Bureau of Standards小组已经工作了数月。⁠[2][5][9]

Hargittai的文章写道,National Bureau of Standards小组的论文在1957年1月10日写成;该小组与Garwin、Lederman和Weinrich在同一天投稿,两篇文章都在1月15日被Physical Review收到,并在1957年2月的同一期上前后相接刊出;1月15日Columbia University物理系举行记者会宣布宇称不守恒,National Bureau of Standards小组的成员出席了记者会。⁠[5][6]

论文把Chien-Shiung Wu列为第一作者,单位为Columbia University,其后是按字母顺序排列的National Bureau of Standards作者。Hargittai写道,这一顺序由该局小组提出,不同于他们通常按字母排序的惯例:Ambler在给她的信中说,把Chien-Shiung Wu排在首位是出于礼貌,因为是她带来了Tsung-Dao Lee和Chen Ning Yang论文的预印本;该局其他作者则认为这是对一位女士的礼让。她还指出,这篇两页的报告没有提到实验是在National Bureau of Standards做的,并认为这一遗漏容易造成误解。⁠[5]

五人同年在Physical Review第106卷(第1361—1363页)发表了第二篇论文,实验改用发射正电子的钴-58,观察到相反的效应,即正电子优先沿原子核自旋方向发射,为Tsung-Dao Lee和Chen Ning Yang的设想提供了进一步的印证。⁠[2][3]

1957年,Department of Commerce向National Bureau of Standards的四位实验者颁发金质奖章(Gold Medal,即Award for Exceptional Service)。⁠[2][4]

取得Catholic University of America博士学位

宇称实验之后,他在Nuclear Spectrometry Section继续用实验研究取向原子核发射的β粒子的分布,1961年获得Catholic University of America的博士学位。⁠[2][1]

1961年8月,National Bureau of Standards出版了他撰写的Technical Note 93,题为“An experimental study of beta decay using the radiations from oriented nuclei”。⁠[10][11]

发表取向铈-141的γ射线分布研究

1962年,他与J. F. Schooley和A. T. Hirshfeld在Journal of Research of the National Bureau of Standards(第66A卷第4期,7—8月号,第317—320页)发表“The Gamma-Ray Distribution From Oriented Cerium-141”,论文于1962年3月2日收到。三人在低至0.0162 K的温度下重新测量了在乙基硫酸钕晶体中取向的铈-141原子核的γ射线分布,发现各向异性比此前的测量结果更强,并由此得出超精细常数和镨-141中145 keV γ射线的E2/M1混合比。文末向Cryogenic Physics Section的E. Ambler致谢。⁠[11]

该文的参考文献列有R. W. Hayward与D. D. Hoppes发表在IRE Transactions on Nuclear Science(1958年,NS-5卷第3期)上的一篇文章,以及R. W. Hayward、A. T. Hirshfeld、D. D. Hoppes和R. S. Kaeser一篇当时尚未发表的文章。⁠[11]

John Price Wetherill Medal与Samuel Wesley Stratton Award

1962年,Franklin Institute把John Price Wetherill Medal授予Chien-Shiung Wu和National Bureau of Standards的四位合作者,表彰他们证明宇称在弱相互作用中不守恒。Physics Today刊登的消息记载,颁奖仪式于10月17日在费城举行。⁠[2][12]

Franklin Institute的获奖者名录中,Ernest Ambler一页把1962年这枚Wetherill奖章归入Chemistry一类,颁奖词为“Experimental disproof of the conservation of parity.”⁠[13]

1964年,National Bureau of Standards把该局的最高荣誉Samuel Wesley Stratton Award授予宇称实验小组。⁠[2]

发表取向铱-192研究论文

1970年,他与A. T. Hirshfeld在Physical Review C(第2卷,第2341—2349页)发表论文“Transition Mixing Ratios Determined from a Study of the Electron and Gamma-Ray Distributions from Oriented Iridium-192”。⁠[2]

锗探测器效率刻度与谱峰面积计算方法

1976年,A. T. Hirshfeld、D. D. Hoppes和F. J. Schima在ERDA Symposium on X- and Gamma-Ray Sources and Applications的会议文集中发表“Germanium Detector Efficiency Calibration with NBS Standards”;1979年,F. J. Schima、D. D. Hoppes和A. T. Hirshfeld在文集Computers in Activation Analysis and Gamma-Ray Spectroscopy中发表“An Accurate On-Line Method for the Evaluation of Peak Areas in Pulse-Height-Analyzer Data”。⁠[14]

出任Radioactivity Group负责人并主编NBS Special Publication 626

他回到放射性组(Radioactivity Section)后,从事放射性活度和γ射线发射概率的测量。1981年Wilfrid B. Mann退休后,他接任Radioactivity Group负责人。⁠[2]

他是International Committee for Radionuclide Metrology的成员。⁠[1]

该委员会α、β、γ射线谱学工作组的成员在1979年商定,汇集各自实验室中与锗谱仪效率刻度有关的核数据测量结果。汇编由他和F. J. Schima主编,1982年1月作为NBS Special Publication 626出版,题为Nuclear Data for the Efficiency Calibration of Germanium Spectrometer Systems,收有14个实验室的稿件;两位主编的署名单位是National Bureau of Standards的Center for Radiation Research。⁠[14]

两位主编在导言中说明,各实验室完整成篇的稿件不作编辑、原样收入,非正式通信和文献则写入编者按语;他们建议只提交1968年以后取得或发表的数据,并把不确定度交代到足以让评价者作出判断的程度。数据分为半衰期、每次衰变的光子发射概率和相对光子发射概率三类;汇总表只收有两个以上实验室提供数据的放射性核素,书中不作评价。全书151页,Library of CongressLibrary of CongressLibrary of Congress(美国国会图书馆)是美国国会的图书馆,1800年创建,位于华盛顿哥伦比亚特区国会山,为国会、公众和其他联邦机构提供参考咨询服务。点击查看完整词条目录卡片号为81-600161;在供稿单位名单中,他是National Bureau of Standards一方的联系人。⁠[14]

14家供稿单位是:Atomic Energy of Canada Ltd.(Chalk River)、Bureau International des Poids et Mesures(Sèvres)、Central Bureau of Nuclear Measurements(Geel)、Georgia Institute of Technology、Hiroshima、Nagoya、Rikkyo三所大学与设在Tanashi的Electrotechnical Laboratory(合为一项;名单印作“Rikko University”,该项稿件正文印作“Rikkyo University”)、International Atomic Energy Agency(维也纳)、Lausanne的Institut d’Électrochimie et de Radiochimie、Idaho National Engineering Laboratory、Lawrence Livermore Laboratory、Laboratoire de Métrologie des Rayonnements Ionisants(Gif-sur-Yvette)、National Bureau of Standards、National Physical Laboratory(Teddington)、Physikalisch-Technische Bundesanstalt(Braunschweig)和University of Guelph。Atomic Energy of Canada Ltd.的稿件由A. R. Rutledge、L. V. Smith和J. S. Merritt撰写,把他1979年的一次私人通信列为第1条参考文献。⁠[14]

书中National Bureau of Standards的稿件题为“Nuclear Data for X- or Gamma-Ray Spectrometer Efficiency Calibrations”,从第85页开始,作者是D. D. Hoppes、J. M. R. Hutchinson、F. J. Schima和M. P. Unterweger。文中的半衰期用充20个大气压氩气的井型电离室测量,以镭参考源为基准;用锗谱仪测定了钇-88、钼-99、锑-125、碘-131、铕-154和钍-228若干谱线每次衰变的γ射线发射概率;镅-241的59.5 keV γ射线发射概率用一台专门制作的NaI(Tl)探测器测得为0.3582 ± 0.0014,镉-109的K X射线与88 keV γ射线之比测得为27.34 ± 0.27。⁠[14]

他曾担任美国出席Consultative Committee on Ionizing Radiation Metrology第二分委会(section II)的代表。⁠[1]

“The Fall of Parity”展览

1982年,为纪念宇称实验25周年,华盛顿哥伦比亚特区的National Museum of American History举办了题为“The Fall of Parity”的展览,展出的实验装置大部分是在Hayward和Bruce Dove的协助下重新组装的。NIST的同名网络展览于1997年7月上线,其中的图片与小传部分收有Hoppes的小传,把他列为实验者(Experimentalist)之一。⁠[15][1]

NIST的展览页面写明,1982年的展览出自Smithsonian Institution史密森学会史密森学会(Smithsonian Institution)是美国国会于1846年依据英国科学家James Smithson的遗赠创建的博物馆、教育与研究机构,总部设在华盛顿特区,管理National Air and Space Museum、National Museum of Natural History等博物馆以及国家动物园。点击查看完整词条所属该馆现代物理学策展人Paul Forman之手,网络展览的标题、导言、“Parity: What’s Not Conserved?”一节和其他一些内容取自或依据他的展览,实验说明部分主要取自1957年4月NBS Technical News Bulletin第41卷第4期的一篇文章;网络展览由NIST Physics Laboratory(现属Physical Measurement Laboratory)制作,是NIST Museum Committee的项目,设计者为W. C. Martin、J. Coursey和R. A. Dragoset。页面还写明,重新组装的实验装置由National Museum of American History长期借给NIST Museum,存放在马里兰州马里兰州马里兰州是美国中大西洋地区的一个州,切萨皮克湾深嵌其境内,与宾夕法尼亚州、特拉华州、弗吉尼亚州、哥伦比亚特区和西弗吉尼亚州接壤;首府为Annapolis,最大城市为Baltimore。作为最初13个州之一,马里兰于1788年4月28日批准《美国宪法》,为第7个批准的州;2020年人口普查(2020年4月1日)人口为6,177,224人(约617.7万人)。点击查看完整词条Gaithersburg。⁠[15]

主持制备放射性标准物质

NIST的标准物质证书记载,Standard Reference Material 4329a(锔-243放射性标准)于1985年3月在Center for Radiation Research所属Nuclear Radiation Division的Radioactivity Group制备,Standard Reference Material 4370d(铕-152放射性标准)于1987年2月在该中心Ionizing Radiation Division的Radioactivity Group制备;两份证书都写明制备工作由Group Leader D. D. Hoppes主持。现行的两份证书分别签发于2020年1月27日和2019年6月13日;后一份还写明,2018年7月的重新测量由NIST Physical Measurement Laboratory的Radiation Physics Division完成,主持人是Radioactivity Group的Group Leader B. E. Zimmerman。⁠[16][17]

另有三份环境放射性标准物质的证书——SRM 4350B(河流沉积物,证书1981年9月9日首次签发,2015年11月3日修订)、Standard Reference Material 4352(人肝,证书1982年6月首次签发,2016年12月8日修订)和Standard Reference Material 4354(淡水湖沉积物,证书1986年11月首次签发,2016年12月8日修订)——写明,促成这些标准物质获得认证的技术测量由D. D. Hoppes协调,三份证书的2015年和2016年修订本都称他为“formerly of NIST”。⁠[18][19][20]

撰写国际放射性核素测量会议报告

1989年,Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology第94卷第6期(11—12月号,第363—366页)刊出他撰写的“Special Report on Standards for Radioactivity: Report on the 1989 Meeting of the Radionuclide Measurements Section of the Consultative Committee on Standards for the Measurement of Ionizing Radiations”,稿件于8月16日被接受。文章介绍他是物理学家,是NIST National Measurement Laboratory所属Center for Radiation Research的Ionizing Radiation Division放射性测量组的组长。⁠[21]

报告记述的是该咨询委员会(CCEMRI)Section II的第10次会议,地点在法国Sèvres;摘要把会期写为1989年5月,“Background”一节则写作3月29日至31日。报告说明,CCEMRI协助Bureau International des Poids et Mesures(BIPM)保证物理测量的统一,下设三个分委会,Section II负责放射性测量;出席这次会议的有11个国家和欧洲共同体实验室的代表。⁠[21]

报告写道,当时没有任何一种放射性核素有正式的国际标准,各国的标准实验室各自发展测量方法;NIST已收到对130多种放射性核素的合理需求;自1961年以来已完成28次活度比对。1986年的镉-109比对在活度上符合得令人满意,参加比对的18个实验室中有10个还测量了88 keV γ射线的发射率,由此合并得出的每次衰变γ射线概率为0.03614 ± 0.00012。关于1988年的碘-125溶液比对,报告写道,为比对建议采用的数值是(59.4 ± 0.5)天,其不确定度较大,可能是因为以往测量中存在化学不稳定性或低能辐射的探测问题;有三种方法在本实验室内给出的结果彼此十分一致,却比其他实验室结果的平均值明显偏离1.5%,后来用主溶液复核,得到了与其他参加者平均值一致的结果。BIPM为γ发射体建立的国际参考系统(SIR)在会议时已登记25个实验室、48种放射性核素的373个结果。报告末尾指出,国际合作对放射性标准化尤其重要,并提到International Committee for Radionuclide Metrology的相关会议讨论应用测量问题。⁠[21]

从NIST退休

1992年,他以Radioactivity Group负责人的身份从NIST退休,时年64岁。⁠[2][1]

同年,他与Michael P. Unterweger和Francis J. Schima在Nuclear Instruments & Methods in Physics Research(A312卷,第349—352页)发表“New and Revised Half-Life Measurements Results”。⁠[22]

参与发布NIST半衰期测量结果

1999年,NIST发布网络出版物Radionuclide Half-Life Measurements made at NIST(2.0版),作者为Michael P. Unterweger、Dale D. Hoppes、Francis J. Schima和J. S. Coursey。⁠[23]

同年,Physical Review C第59卷刊出Fred E. Wietfeldt、Francis J. Schima、Bert M. Coursey和Dale D. Hoppes的论文“Long-term Measurement of the Half-life of 44Ti”,起始页码为528。NIST的出版物记录把半衰期出版物的类型标为“Websites”,网址记为physics.nist.gov/Halflife。⁠[24][23]

Bert Coursey在CIRMS年会报告中致谢

2007年10月22日至24日,Council on Ionizing Radiation Measurements and Standards(CIRMS)在马里兰州Gaithersburg的NIST举行第16届年会,会议主题为“Measurements and Standards for Radiation Based Imaging”,会上把Randall S. Caswell Award授予Bert Coursey;他的报告幻灯片中题为“Thanks”的一页列出了Dale Hoppes的名字,同列的还有Robin Hutchinson、Wilfrid Mann、Randy Caswell、Walter Bambynek(幻灯片注“EC”)、Lura Powell、Curt Reimann、Ray Kammer、Katharine Gebbie、Parney Albright和George Ryan, Jr.。⁠[25][26]

American Physical Society纪念牌揭幕

American Physical Society把1956年实验的所在地定为“historic site”。该地当年属于National Bureau of Standards园区,2011年时是University of the District of Columbia所在地;2011年11月9日揭幕的纪念牌上刻有C-S Wu、E. Ambler、R.W. Hayward、D.D. Hoppes和R.P. Hudson的名字。⁠[27]

纪念牌的铭文写道,实验揭示在某些核过程中,互为镜像的成对事件发生的概率并不相同,这一发现“revolutionized our understanding of nature’s fundamental laws”。出席揭幕的有American Physical Society执行官Kate Kirby、University of the District of Columbia校长Allen Sessoms和NIST Physical Measurement Laboratory主任Katharine Gebbie。⁠[27]

主题:关于宇称实验的回忆

将近50年后,Hoppes回忆了当年十分笨拙的设备:低温恒温器的玻璃接头用甘油和洗涤剂的混合物密封(文章注明先用Palmolive,后来用Ivory),却不断漏气;每次回温、重新涂抹再冷却要花6至8小时。他睡在实验室里设备旁边,既为节省时间,也为在需要时通知其他成员回到实验室。他的评语是“It was an outrageous experiment to try and it’s surprising that it worked!”。⁠[6]

Chien-Shiung Wu在Columbia University有教学任务,不能一直留在National Bureau of Standards,第一次看到不对称迹象的那一天她不在场。Hoppes在给Magdolna Hargittai的电子邮件中写道,她很可能到生命的最后一天都为此感到遗憾。Hargittai写道,Chien-Shiung Wu得到消息后赶往华盛顿,几天后把结果告诉了在Columbia University的Tsung-Dao Lee和Chen Ning Yang;NIST的文章写道,她赶到National Bureau of Standards后,对是否接受这一结果十分迟疑。⁠[5][6]

主题:实验的意义、归属与评价

Hudson的文章写道,实验结果推翻了核物理学界接受了约30年的一条原理,放弃宇称守恒的限制解决了亚原子粒子理论中的“tau-theta puzzle”,其后的理论和实验工作导向弱相互作用与电磁相互作用的统一,他为此列出Weinberg、Salam和Glashow的Nobel演讲作为参考。NIST的文章引述Massachusetts Institute of Technology物理学家、科学史学者David Kaiser 2021年2月5日在Science上的说法:这一发现为现代粒子理论奠定了基础。Hargittai的文章还记述,Valentine Telegdi和Jerome Friedman在1956年夏天不知道National Bureau of Standards工作的情况下开始了另一项实验,10月时已在测量,论文在1957年1月17日被期刊收到;她认为最可能的情况是该局小组在12月27日最先看到真正的迹象,只是需要时间加以核实。⁠[2][6][5]

Hudson的文章记述了物理学界的反应:1957年1月American Physical Society在纽约举行的会议上,有关场次座无虚席;也有科学家从原先对Lee–Yang设想的怀疑转为对实验结果的不信。消息传出时,Carnegie Institution的Department of Terrestrial Magnetism的Georges M. Temmer正在西欧访问,他是该局实验者的同事;他告诉Wolfgang PauliWolfgang PauliWolfgang Pauli(1900—1958年)是出生于维也纳的理论物理学家,因发现不相容原理(又称Pauli原理)获1945年度Nobel Prize物理学奖,1930年提出了后来称为中微子的中性粒子假说;他自1928年起任ETH Zurich理论物理学教授,直至去世。点击查看完整词条宇称已不再被认为守恒,Pauli称这是胡说,并说实验必须重做。⁠[2]

该文还写道,美国和其他国家科学界中一些不甚了解情况的人不愿把功劳归于National Bureau of Standards的人员:Temmer在瑞士的一次学术报告会上纠正“triumph at Columbia”的说法,指出工作是在该局完成的,却被听众哄了下去;此后这项实验几乎总被称为“the Wu experiment”,只有Chen Ning Yang和Nicholas Kurti试图更正这一记载。⁠[2]

Hargittai的文章写道,Columbia University的记者会突出了Chien-Shiung Wu的作用,而“Wu experiment”这一简称之所以方便,是因为实验由她提出;Telegdi、Nicholas Kurti和Christine Sutton都对这一称呼提出过疑问,强调低温方面的工作,Ambler和Hudson都曾是Kurti在Oxford的学生。Kurti和Sutton 1997年在Nature(第385卷第575页)的评论把这项实验称为结合核物理与低温技术专长的团队合作;Nobel Prize得主Val Fitch在2002年接受她访谈时说,做钴-60实验的人都有实质贡献,而“Ms Wu is often given the credit”;Telegdi同年则说,没有哪位实验者应当获奖,因为实验用的是已知技术,又是理论家提出的。她本人从在世的参与者那里得到的印象是,早期的报道可能过分强调了Chien-Shiung Wu和Columbia University的作用。⁠[5]

NIST的文章指出,National Bureau of Standards的几位研究者既没有获得Nobel Prize,也没有获得Wolf Prize。Hargittai引述Nobel物理学委员会前秘书Anders Bárány的说明:获奖成果须在颁奖年份之前发表,而三篇实验论文都发表于1957年初,因而不可能在1957年获奖;她还写道,评奖章程规定至多三人分享,参与实验的物理学家人数之多会使任何取舍都很困难。⁠[6][5]

Hudson的文章在结尾交代了其他几位实验者后来的经历。Chien-Shiung Wu回到Columbia University全职从事β衰变研究和研究生培养,1975年获National Medal of Science并当选American Physical Society会长,1978年获Wolf Prize物理学奖,1997年2月在纽约去世,终年84岁。Hudson本人1961年出任Heat Division主任,1978年机构改组后在Karl G. Kessler手下任Center for Absolute Physical Quantities副主任,1980年辞职,到法国Sèvres的Bureau International des Poids et Mesures任出版主任兼Metrologia主编,1989年退休,时年65岁,其后在National Science Foundation担任为期三年的临时职务,任低温物理项目主任。Ambler接任Cryogenic Physics Section主任,1978年至1988年任National Bureau of Standards局长,获President’s Award for Distinguished Federal Civilian Service,1989年从NIST退休,时年65岁。Raymond W. Hayward做完几项后续实验后回到Wilfrid B. Mann任主任的Radioactivity Section,后来出任新设的Nuclear Spectrometry Section主任,写出一部关于高自旋粒子动力学的专著(文中称之为“a monumental treatise”),此后转向引力研究,1980年退休,时年59岁。⁠[2]

NIST的文章配有一张该局四位实验者与实验设备的合影,自左至右为Hudson、Ambler、Hoppes和Hayward,图片来源标为NIST Digital Archives。Hargittai的文章以“Candidates for credit”为题排出11人的肖像:Ambler、Hayward、Chien-Shiung Wu、Hoppes、Hudson、Lederman、Garwin、Tsung-Dao Lee、Chen Ning Yang、Friedman和Telegdi。⁠[6][5]

关联机构、网站与公开账号

National Institute of Standards and Technology:官网:https://www.nist.gov/(在新窗口打开)。⁠[28]

来源

  1. The Fall of Parity Photo Gallery with Short Biographies(在新窗口打开)
  2. Reversal of the Parity Conservation Law in Nuclear Physics(在新窗口打开)
  3. The Reversal of Parity Law in Nuclear Physics(在新窗口打开)
  4. SAA Newsletter, Vol. 32, No. 1, March 2016(在新窗口打开)
  5. Credit where credit’s due?(在新窗口打开)
  6. A 'Forever' Stamp and a Discovery That Changed Physics Forever(在新窗口打开)
  7. Chapter Four: A Durable Director (July 1975-March 1989)(在新窗口打开)
  8. Raymond Webster Hayward(在新窗口打开)
  9. Chien-Shiung Wu, 1912–1997: A Biographical Memoir(在新窗口打开)
  10. An experimental study of beta decay using the radiations from oriented nuclei(在新窗口打开)
  11. The Gamma-Ray Distribution From Oriented Cerium-141(在新窗口打开)
  12. Franklin Institute Medals(在新窗口打开)
  13. Ernest Ambler(在新窗口打开)
  14. Nuclear Data for the Efficiency Calibration of Germanium Spectrometer Systems: Measurements from the Laboratories of the International Committee for Radionuclide Metrology(在新窗口打开)
  15. The Fall of Parity(在新窗口打开)
  16. Certificate: Standard Reference Material 4329a, Curium-243 Radioactivity Standard(在新窗口打开)
  17. Certificate: Standard Reference Material 4370d, Europium-152 Radioactivity Standard(在新窗口打开)
  18. Certificate: SRM 4350B, River Sediment Environmental Radioactivity Standard(在新窗口打开)
  19. Certificate: Standard Reference Material 4352, Human Liver Environmental Radioactivity Standard(在新窗口打开)
  20. Certificate: Standard Reference Material 4354, Freshwater Lake Sediment Environmental Radioactivity Standard(在新窗口打开)
  21. Special Report on Standards for Radioactivity: Report on the 1989 Meeting of the Radionuclide Measurements Section of the Consultative Committee on Standards for the Measurement of Ionizing Radiations(在新窗口打开)
  22. New and Revised Half-Life Measurements Results(在新窗口打开)
  23. Radionuclide Half-Life Measurements made at NIST (version 2.0)(在新窗口打开)
  24. Long-term Measurement of the Half-life of 44Ti(在新窗口打开)
  25. 2007 CIRMS Meeting(在新窗口打开)
  26. CIRMS 2007(在新窗口打开)
  27. APS Honors 'Historic Site' of NBS Physics Discovery(在新窗口打开)
  28. National Institute of Standards and Technology(在新窗口打开)