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Dale D. Hoppes

Dale D. Hoppes(1928年出生)是美國美國美國是位於北美洲、實行聯邦制的國家,由50個州、作為合眾國政府所在地的哥倫比亞特區以及波多黎各、關島等屬地組成,首都為華盛頓哥倫比亞特區。1776年7月4日,大陸會議通過《獨立宣言》。2020年人口普查(2020年4月1日)全國常住人口為331,449,281人(約3.31億人);眾議院435個議席依據人口普查結果在各州之間分配。點擊查看完整詞條National Bureau of Standards(後來的National Institute of Standards and Technology)的核物理學家,後來領導該機構的Radioactivity Group。1956年至1957年,他與Chien-Shiung WuChien-Shiung WuChien-Shiung Wu(吳健雄,1912—1997年)是出生於中國的美國實驗物理學家,長期任教於Columbia University,曾參加曼哈頓計劃。她與合作者在1956年至1957年完成的鈷-60 β衰變實驗首次以實驗證明宇稱在弱相互作用中不守恆。點擊查看完整詞條、Ernest AmblerErnest AmblerErnest Ambler(1923—2017年)是出生於英國的美國物理學家,1953年加入National Bureau of Standards從事低溫物理研究,是1956年至1957年與Chien-Shiung Wu合作完成鈷-60宇稱實驗的四名該局物理學家之一。他1975年起代理該局局長,1978年正式出任局長,1988年主持該局更名為National Institute of Standards and Technology,1989年退休。點擊查看完整詞條、Raymond W. HaywardRaymond W. HaywardRaymond W. Hayward(1921—2001年)是美國National Bureau of Standards的核物理學家。1956年至1957年,他與Chien-Shiung Wu、Ernest Ambler、Dale D. Hoppes和Ralph P. Hudson共同完成鈷-60 β衰變實驗,證明宇稱在弱相互作用中不守恆。點擊查看完整詞條和Ralph P. HudsonRalph P. HudsonRalph P. Hudson(1924—2016年)是出生於英國的美國低溫物理學家,1951年加入National Bureau of Standards,先後任Cryogenic Physics Section主任和Heat Division主任,是1956年至1957年與Chien-Shiung Wu合作完成鈷-60宇稱實驗的四名該局物理學家之一。1980年至1989年,他在法國的Bureau International des Poids et Mesures主管出版工作並任期刊Metrologia主編。點擊查看完整詞條共同完成鈷-60 β衰變實驗,證明宇稱在弱相互作用中不守恆。

本頁目錄21 節
詞條資料

出生於印第安納州Liberty

Purdue University畢業並進入National Bureau of Standards

1950年,他在Purdue University獲得理學學士學位,並從這一年起在National Bureau of Standards(後來的National Institute of Standards and Technology,NIST)擔任核物理學家。⁠[1]

參加鈷-60宇稱實驗

1956年,Columbia UniversityColumbia UniversityColumbia University(哥倫比亞大學,正式名稱 Columbia University in the City of New York)是位於美國紐約市的私立研究型大學,常春藤盟校成員。學校前身是1754年依英王 George II 特許狀創立的 King's College,是紐約州歷史最悠久、全美第五古老的高等教育機構;1784年改名 Columbia College,1896年遷至曼哈頓晨邊高地並啟用大學名稱。學校設17個學院,另有4所附屬學院,2025年秋季在校學生35,978人。2026年7月1日起,法學學者 Jennifer L. Mnookin 任校長。點擊查看完整詞條的Tsung-Dao LeeTsung-Dao LeeTsung-Dao Lee(李政道,1926—2024年)是出生於中國上海的美國物理學家,長期任教於Columbia University。他與Chen Ning Yang在1956年提出弱相互作用中宇稱可能不守恆,二人因此共同獲得1957年Nobel Prize物理學獎;20世紀70年代起,他參與推動中國的高能物理研究和物理人才培養。點擊查看完整詞條和Institute for Advanced Study的Chen Ning YangChen Ning YangChen Ning Yang(楊振寧,1922—2025年)是出生於中國安徽合肥的理論物理學家,1957年與Tsung-Dao Lee因對宇稱定律的研究共同獲得Nobel Prize物理學獎。他在1954年與Robert L. Mills提出非阿貝爾規範場理論(Yang–Mills理論),先後任職於Institute for Advanced Study、Stony Brook University和Tsinghua University。點擊查看完整詞條提出宇稱在弱相互作用中可能不守恆,並建議了幾種檢驗實驗,其中一種是測量取向鈷-60原子核發射β粒子的方向分佈。Columbia University的Chien-Shiung Wu經Henry Boorse和Mark W. Zemansky建議,與National Bureau of Standards的Ernest Ambler取得聯繫,實驗隨後安排在該局的低溫實驗室進行。⁠[2][3]

Ambler和低溫物理組(cryogenic physics section)組長Ralph P. Hudson先向該局的β衰變專家Raymond W. Hayward和Hoppes瞭解情況,然後決定一試。Magdolna Hargittai在Physics World發表的文章寫道,1956年9月Chien-Shiung Wu與Ambler在華盛頓會面,兩人邀請該局三位同事參加:低溫專家Hudson以及輻射探測專家Hayward和Hoppes。⁠[4][5]

Hudson為NIST撰寫的文章寫道,Chen Ning Yang和Tsung-Dao Lee曾向同在Columbia University、專長β譜學的Chien-Shiung Wu請教;Columbia的Henry Boorse和City College of New York的Mark W. Zemansky當時在Columbia University主持一個規模不大的低溫物理研究項目,沒有這項實驗所需的設備,但知道Ambler不久前從Oxford的低溫核物理研究組轉到了National Bureau of Standards。該局的低溫實驗室被選中,是因為它能在毫開爾文溫區做研究,其人員又有使原子核取向的經驗。NIST“Taking Measure”欄目2021年的文章則寫道,Tsung-Dao Lee在論文發表之前就把這些想法告訴了她。⁠[2][6]

該文記述,Chien-Shiung Wu尋找能承接實驗的低溫實驗室時,Oak Ridge National Laboratory和Leiden University的實驗室都忙於自己的工作,而National Bureau of Standards的低溫實驗室正處在兩個大項目之間。2005年Tsung-Dao Lee為紀念實驗50週年在NIST作報告,Hudson在問答環節說,她是這一領域的頂尖人物,又參加過曼哈頓計劃曼哈頓計劃曼哈頓計劃(Manhattan Project)是美國在第二次世界大戰期間研製原子彈的計劃,1942年起由陸軍工程兵團的Manhattan Engineer District管理,英國和加拿大參與合作。計劃在田納西州Oak Ridge、華盛頓州Hanford和新墨西哥州Los Alamos等地建起工廠和實驗室,1945年進行了首次核試驗,同年原子彈先後投到日本的廣島和長崎;戰後,其職能移交文職的Atomic Energy Commission。點擊查看完整詞條,這個請求值得認真對待;他們的上司Ferdinand Brickwedde同意開展這項工作,條件是不花錢。Ambler在口述歷史中說“We went for it very hard”,並說該局的資深物理學家認為這項實驗希望渺茫。⁠[6]

該文還記述,Tsung-Dao Lee在2005年的報告會上朗讀了Chien-Shiung Wu對此事的一段已發表的自述:她和丈夫原已訂好Queen Elizabeth號的船票,準備去日內瓦開會,再前往東亞,但她意識到必須立刻著手做這項實驗,以免別人搶先。Hargittai的文章寫道,1956年春天Tsung-Dao Lee到她的辦公室詢問β衰變中宇稱守恆的實驗依據,她提出用經去磁法極化的鈷-60作β源,並在1973年回憶說這是“golden opportunity for a beta-decay physicist”;當年春天她開始籌劃實驗,取消了回中國的行程,那時她已約20年沒有回去。實驗需要把兩種此前從未結合使用的技術合在一起,而她沒有接近絕對零度的設備和經驗。⁠[6][5]

James Schooley為Hudson寫的紀念文章說,Chien-Shiung Wu打電話給Ambler,向他介紹了當時還只有預印本的Lee–Yang論文,並詢問National Bureau of Standards是否願意一試。Hargittai的文章寫道,聯合小組在1956年10月開始測量;NIST的文章把合作的時間寫為1956年的六個月,並說她派研究生到當時設在華盛頓的該局總部,自己也定期前往。一部NIST機構史寫道,Hudson與Ambler共同負責實驗的低溫部分。⁠[4][5][6][7]

Hayward和Hoppes當時都是Atomic and Radiation Physics Division放射性組(Radioactivity Section)的成員,負責實驗的輻射物理部分。Hoppes當時還是研究生,是Hayward的學生,兩人參與設計並搭建了實驗使用的符合測量系統。⁠[7][6][8][9]

Ambler在NIST的一次口述歷史訪談中回憶,Chien-Shiung Wu、Hayward和Hoppes負責β粒子的探測與計數,他本人和Hudson負責低溫部分。⁠[6]

實驗把鈷-60置於硝酸鈰鎂晶體的薄表層內,用絕熱去磁法冷卻。真空容器內的薄蒽晶體閃爍體探測β粒子,光信號經一根120釐米長的有機玻璃(lucite)光導管傳到光電倍增管,外部兩臺碘化鈉γ計數器用來測定原子核的極化程度。準備工作持續約六個月,中途因放氣問題把裝置由不鏽鋼改為玻璃。⁠[2]

Hudson的文章給出的細節是:蒽晶體位於鈷-60放射源上方約2釐米處,脈衝由一臺10道脈衝幅度分析器計數;絕熱去磁使用約2.3特斯拉(23千高斯)的磁場,樣品溫度降到約0.003 K,NIST的專題網頁寫的也是0.003 K,該網頁還寫明含鈷-60的晶體表層厚50微米。Noemie Benczer-Koller為National Academy of Sciences撰寫的Chien-Shiung Wu傳略則把晶體寫作“cerium magnesium (cobalt) nitrate”,溫度寫作0.01 K,光導管長度寫作4英尺。⁠[2][3][9]

該文還說明了實驗設計上的難點:β源必須與作為冷卻介質的順磁晶體接觸,又必須位於表面,β粒子才能射出;極化所需的外磁場不能使晶體升溫,放射源的強度也要在靈敏度和局部發熱之間取捨。硝酸鈰鎂晶體的磁性有很強的各向異性,可以在晶面內加較強的冷卻磁場,在垂直方向加較弱的極化磁場。晶體裝在抽成真空的容器裡,容器浸在液氦中,外面是液氮;內層容器上繞有電感線圈,通過晶體的磁化率測量溫度。兩臺γ計數器都只接收光電峰脈衝。⁠[2]

實驗先後在兩個相反的極化磁場方向下測量β粒子的發射。Hudson的文章寫道,沿原子核自旋相反方向發射的β粒子更多,不對稱性達到了可能的最大值;NIST的文章引用Chien-Shiung Wu的話,稱結果“reproducible and huge”。National Academy of Sciences的傳略寫道,到1956年12月底已觀察到很大的效應。⁠[2][6][9]

1956年12月27日,National Bureau of Standards的幾位實驗者第一次看到不對稱的跡象。Ambler的實驗記錄本第90頁記錄了這一天的實驗,Hudson後來在這一頁上方加寫了“PARITY NOT CONSERVED!”。NIST的網頁寫道,當天兩次成功的測量中第一次始於12:04,把極化方向反轉後觀測到了相反的趨勢。⁠[5][3]

論文發表與Department of Commerce金質獎章

1957年1月9日凌晨2時左右,實驗小組最終確信了結果。論文“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頁),作者依次為C. S. Wu、E. Ambler、R. W. Hayward、D. D. Hoppes和R. P. Hudson。⁠[6][2]

小組確信結果之後,Hudson從抽屜裡取出一瓶葡萄酒,連同幾隻小紙杯放在桌上。Tsung-Dao Lee轉述Chien-Shiung Wu的話說:“We finally drank to the overthrow of the law of parity.”Hudson說,那是一瓶1949年份的Chateau Lafite Rothschild。⁠[6][5]

NIST的文章寫道,小組在發表之前需要確認結果,同時面臨壓力,因為Columbia University的研究者也準備就同一問題發表論文;理論家原先預計,自旋方向反轉時差別很小。⁠[6]

Hudson的文章寫道,Chien-Shiung Wu在Columbia University的同事在Columbia University的迴旋加速器上設計了一項實驗,在一兩天內就用介子衰變實驗顯示出宇稱效應,這時National Bureau of Standards小組原定的各項核對實驗還遠未做完;National Academy of Sciences的傳略寫道,Leon Lederman、Richard Garwin和Marcel Weinrich在μ子衰變中探測到了不對稱。Hargittai的文章記述,1957年1月4日Tsung-Dao Lee在Columbia University物理學家例行的中餐午餐會上談到了該局的結果,Leon Lederman當晚8點左右打電話到Richard Garwin家中,提出用μ子檢驗的辦法,兩人用Lederman的研究生Marcel Weinrich為另一個項目搭建的設備,從1月5日凌晨測量到1月8日拂曉,當天寫出報告;Tsung-Dao Lee勸他們不要搶先投稿,認為這樣做不公平,因為National Bureau of Standards小組已經工作了數月。⁠[2][5][9]

Hargittai的文章寫道,National Bureau of Standards小組的論文在1957年1月10日寫成;該小組與Garwin、Lederman和Weinrich在同一天投稿,兩篇文章都在1月15日被Physical Review收到,並在1957年2月的同一期上前後相接刊出;1月15日Columbia University物理系舉行記者會宣佈宇稱不守恆,National Bureau of Standards小組的成員出席了記者會。⁠[5][6]

論文把Chien-Shiung Wu列為第一作者,單位為Columbia University,其後是按字母順序排列的National Bureau of Standards作者。Hargittai寫道,這一順序由該局小組提出,不同於他們通常按字母排序的慣例:Ambler在給她的信中說,把Chien-Shiung Wu排在首位是出於禮貌,因為是她帶來了Tsung-Dao Lee和Chen Ning Yang論文的預印本;該局其他作者則認為這是對一位女士的禮讓。她還指出,這篇兩頁的報告沒有提到實驗是在National Bureau of Standards做的,並認為這一遺漏容易造成誤解。⁠[5]

五人同年在Physical Review第106卷(第1361—1363頁)發表了第二篇論文,實驗改用發射正電子的鈷-58,觀察到相反的效應,即正電子優先沿原子核自旋方向發射,為Tsung-Dao Lee和Chen Ning Yang的設想提供了進一步的印證。⁠[2][3]

1957年,Department of Commerce向National Bureau of Standards的四位實驗者頒發金質獎章(Gold Medal,即Award for Exceptional Service)。⁠[2][4]

取得Catholic University of America博士學位

宇稱實驗之後,他在Nuclear Spectrometry Section繼續用實驗研究取向原子核發射的β粒子的分佈,1961年獲得Catholic University of America的博士學位。⁠[2][1]

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

發表取向鈰-141的γ射線分佈研究

1962年,他與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月號,第317—320頁)發表“The Gamma-Ray Distribution From Oriented Cerium-141”,論文於1962年3月2日收到。三人在低至0.0162 K的溫度下重新測量了在乙基硫酸釹晶體中取向的鈰-141原子核的γ射線分佈,發現各向異性比此前的測量結果更強,並由此得出超精細常數和鐠-141中145 keV γ射線的E2/M1混合比。文末向Cryogenic Physics Section的E. Ambler致謝。⁠[11]

該文的參考文獻列有R. W. Hayward與D. D. Hoppes發表在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一篇當時尚未發表的文章。⁠[11]

John Price Wetherill Medal與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,表彰他們證明宇稱在弱相互作用中不守恆。Physics Today刊登的消息記載,頒獎儀式於10月17日在費城舉行。⁠[2][12]

Franklin Institute的獲獎者名錄中,Ernest Ambler一頁把1962年這枚Wetherill獎章歸入Chemistry一類,頒獎詞為“Experimental disproof of the conservation of parity.”⁠[13]

1964年,National Bureau of Standards把該局的最高榮譽Samuel Wesley Stratton Award授予宇稱實驗小組。⁠[2]

發表取向銥-192研究論文

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

鍺探測器效率刻度與譜峰面積計算方法

1976年,A. T. Hirshfeld、D. D. Hoppes和F. J. Schima在ERDA Symposium on X- and Gamma-Ray Sources and Applications的會議文集中發表“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中發表“An Accurate On-Line Method for the Evaluation of Peak Areas in Pulse-Height-Analyzer Data”。⁠[14]

出任Radioactivity Group負責人並主編NBS Special Publication 626

他回到放射性組(Radioactivity Section)後,從事放射性活度和γ射線發射概率的測量。1981年Wilfrid B. Mann退休後,他接任Radioactivity Group負責人。⁠[2]

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

該委員會α、β、γ射線譜學工作組的成員在1979年商定,彙集各自實驗室中與鍺譜儀效率刻度有關的核數據測量結果。彙編由他和F. J. Schima主編,1982年1月作為NBS Special Publication 626出版,題為Nuclear Data for the Efficiency Calibration of Germanium Spectrometer Systems,收有14個實驗室的稿件;兩位主編的署名單位是National Bureau of Standards的Center for Radiation Research。⁠[14]

兩位主編在導言中說明,各實驗室完整成篇的稿件不作編輯、原樣收入,非正式通信和文獻則寫入編者按語;他們建議只提交1968年以後取得或發表的數據,並把不確定度交代到足以讓評價者作出判斷的程度。數據分為半衰期、每次衰變的光子發射概率和相對光子發射概率三類;彙總表只收有兩個以上實驗室提供數據的放射性核素,書中不作評價。全書151頁,Library of CongressLibrary of CongressLibrary of Congress(美國國會圖書館)是美國國會的圖書館,1800年創建,位於華盛頓哥倫比亞特區國會山,為國會、公眾和其他聯邦機構提供參考諮詢服務。點擊查看完整詞條目錄卡片號為81-600161;在供稿單位名單中,他是National Bureau of Standards一方的聯繫人。⁠[14]

14家供稿單位是: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三所大學與設在Tanashi的Electrotechnical Laboratory(合為一項;名單印作“Rikko University”,該項稿件正文印作“Rikkyo University”)、International Atomic Energy Agency(維也納)、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撰寫,把他1979年的一次私人通信列為第1條參考文獻。⁠[14]

書中National Bureau of Standards的稿件題為“Nuclear Data for X- or Gamma-Ray Spectrometer Efficiency Calibrations”,從第85頁開始,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個大氣壓氬氣的井型電離室測量,以鐳參考源為基準;用鍺譜儀測定了釔-88、鉬-99、銻-125、碘-131、銪-154和釷-228若干譜線每次衰變的γ射線發射概率;鎇-241的59.5 keV γ射線發射概率用一臺專門製作的NaI(Tl)探測器測得為0.3582 ± 0.0014,鎘-109的K X射線與88 keV γ射線之比測得為27.34 ± 0.27。⁠[14]

他曾擔任美國出席Consultative Committee on Ionizing Radiation Metrology第二分委會(section II)的代表。⁠[1]

“The Fall of Parity”展覽

1982年,為紀念宇稱實驗25週年,華盛頓哥倫比亞特區的National Museum of American History舉辦了題為“The Fall of Parity”的展覽,展出的實驗裝置大部分是在Hayward和Bruce Dove的協助下重新組裝的。NIST的同名網絡展覽於1997年7月上線,其中的圖片與小傳部分收有Hoppes的小傳,把他列為實驗者(Experimentalist)之一。⁠[15][1]

NIST的展覽頁面寫明,1982年的展覽出自Smithsonian Institution史密森學會史密森學會(Smithsonian Institution)是美國國會於1846年依據英國科學家James Smithson的遺贈創建的博物館、教育與研究機構,總部設在華盛頓特區,管理National Air and Space Museum、National Museum of Natural History等博物館以及國家動物園。點擊查看完整詞條所屬該館現代物理學策展人Paul Forman之手,網絡展覽的標題、導言、“Parity: What’s Not Conserved?”一節和其他一些內容取自或依據他的展覽,實驗說明部分主要取自1957年4月NBS Technical News Bulletin第41卷第4期的一篇文章;網絡展覽由NIST Physics Laboratory(現屬Physical Measurement Laboratory)製作,是NIST Museum Committee的項目,設計者為W. C. Martin、J. Coursey和R. A. Dragoset。頁面還寫明,重新組裝的實驗裝置由National Museum of American History長期借給NIST Museum,存放在馬里蘭州馬里蘭州馬里蘭州是美國中大西洋地區的一個州,切薩皮克灣深嵌其境內,與賓夕法尼亞州、特拉華州、弗吉尼亞州、哥倫比亞特區和西弗吉尼亞州接壤;首府為Annapolis,最大城市為Baltimore。作為最初13個州之一,馬里蘭於1788年4月28日批准《美國憲法》,為第7個批准的州;2020年人口普查(2020年4月1日)人口為6,177,224人(約617.7萬人)。點擊查看完整詞條Gaithersburg。⁠[15]

主持製備放射性標準物質

NIST的標準物質證書記載,Standard Reference Material 4329a(鋦-243放射性標準)於1985年3月在Center for Radiation Research所屬Nuclear Radiation Division的Radioactivity Group製備,Standard Reference Material 4370d(銪-152放射性標準)於1987年2月在該中心Ionizing Radiation Division的Radioactivity Group製備;兩份證書都寫明製備工作由Group Leader D. D. Hoppes主持。現行的兩份證書分別簽發於2020年1月27日和2019年6月13日;後一份還寫明,2018年7月的重新測量由NIST Physical Measurement Laboratory的Radiation Physics Division完成,主持人是Radioactivity Group的Group Leader B. E. Zimmerman。⁠[16][17]

另有三份環境放射性標準物質的證書——SRM 4350B(河流沉積物,證書1981年9月9日首次簽發,2015年11月3日修訂)、Standard Reference Material 4352(人肝,證書1982年6月首次簽發,2016年12月8日修訂)和Standard Reference Material 4354(淡水湖沉積物,證書1986年11月首次簽發,2016年12月8日修訂)——寫明,促成這些標準物質獲得認證的技術測量由D. D. Hoppes協調,三份證書的2015年和2016年修訂本都稱他為“formerly of NIST”。⁠[18][19][20]

撰寫國際放射性核素測量會議報告

1989年,Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology第94卷第6期(11—12月號,第363—366頁)刊出他撰寫的“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”,稿件於8月16日被接受。文章介紹他是物理學家,是NIST National Measurement Laboratory所屬Center for Radiation Research的Ionizing Radiation Division放射性測量組的組長。⁠[21]

報告記述的是該諮詢委員會(CCEMRI)Section II的第10次會議,地點在法國Sèvres;摘要把會期寫為1989年5月,“Background”一節則寫作3月29日至31日。報告說明,CCEMRI協助Bureau International des Poids et Mesures(BIPM)保證物理測量的統一,下設三個分委會,Section II負責放射性測量;出席這次會議的有11個國家和歐洲共同體實驗室的代表。⁠[21]

報告寫道,當時沒有任何一種放射性核素有正式的國際標準,各國的標準實驗室各自發展測量方法;NIST已收到對130多種放射性核素的合理需求;自1961年以來已完成28次活度比對。1986年的鎘-109比對在活度上符合得令人滿意,參加比對的18個實驗室中有10個還測量了88 keV γ射線的發射率,由此合併得出的每次衰變γ射線概率為0.03614 ± 0.00012。關於1988年的碘-125溶液比對,報告寫道,為比對建議採用的數值是(59.4 ± 0.5)天,其不確定度較大,可能是因為以往測量中存在化學不穩定性或低能輻射的探測問題;有三種方法在本實驗室內給出的結果彼此十分一致,卻比其他實驗室結果的平均值明顯偏離1.5%,後來用主溶液複核,得到了與其他參加者平均值一致的結果。BIPM為γ發射體建立的國際參考系統(SIR)在會議時已登記25個實驗室、48种放射性核素的373個結果。報告末尾指出,國際合作對放射性標準化尤其重要,並提到International Committee for Radionuclide Metrology的相關會議討論應用測量問題。⁠[21]

從NIST退休

1992年,他以Radioactivity Group負責人的身份從NIST退休,時年64歲。⁠[2][1]

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

參與發佈NIST半衰期測量結果

1999年,NIST發佈網絡出版物Radionuclide Half-Life Measurements made at NIST(2.0版),作者為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的論文“Long-term Measurement of the Half-life of 44Ti”,起始頁碼為528。NIST的出版物記錄把半衰期出版物的類型標為“Websites”,網址記為physics.nist.gov/Halflife。⁠[24][23]

Bert Coursey在CIRMS年會報告中致謝

2007年10月22日至24日,Council on Ionizing Radiation Measurements and Standards(CIRMS)在馬里蘭州Gaithersburg的NIST舉行第16屆年會,會議主題為“Measurements and Standards for Radiation Based Imaging”,會上把Randall S. Caswell Award授予Bert Coursey;他的報告幻燈片中題為“Thanks”的一頁列出了Dale Hoppes的名字,同列的還有Robin Hutchinson、Wilfrid Mann、Randy Caswell、Walter Bambynek(幻燈片注“EC”)、Lura Powell、Curt Reimann、Ray Kammer、Katharine Gebbie、Parney Albright和George Ryan, Jr.。⁠[25][26]

American Physical Society紀念牌揭幕

American Physical Society把1956年實驗的所在地定為“historic site”。該地當年屬於National Bureau of Standards園區,2011年時是University of the District of Columbia所在地;2011年11月9日揭幕的紀念牌上刻有C-S Wu、E. Ambler、R.W. Hayward、D.D. Hoppes和R.P. Hudson的名字。⁠[27]

紀念牌的銘文寫道,實驗揭示在某些核過程中,互為鏡像的成對事件發生的概率並不相同,這一發現“revolutionized our understanding of nature’s fundamental laws”。出席揭幕的有American Physical Society執行官Kate Kirby、University of the District of Columbia校長Allen Sessoms和NIST Physical Measurement Laboratory主任Katharine Gebbie。⁠[27]

主題:關於宇稱實驗的回憶

將近50年後,Hoppes回憶了當年十分笨拙的設備:低溫恆溫器的玻璃接頭用甘油和洗滌劑的混合物密封(文章註明先用Palmolive,後來用Ivory),卻不斷漏氣;每次回溫、重新塗抹再冷卻要花6至8小時。他睡在實驗室裡設備旁邊,既為節省時間,也為在需要時通知其他成員回到實驗室。他的評語是“It was an outrageous experiment to try and it’s surprising that it worked!”。⁠[6]

Chien-Shiung Wu在Columbia University有教學任務,不能一直留在National Bureau of Standards,第一次看到不對稱跡象的那一天她不在場。Hoppes在給Magdolna Hargittai的電子郵件中寫道,她很可能到生命的最後一天都為此感到遺憾。Hargittai寫道,Chien-Shiung Wu得到消息後趕往華盛頓,幾天後把結果告訴了在Columbia University的Tsung-Dao Lee和Chen Ning Yang;NIST的文章寫道,她趕到National Bureau of Standards後,對是否接受這一結果十分遲疑。⁠[5][6]

主題:實驗的意義、歸屬與評價

Hudson的文章寫道,實驗結果推翻了核物理學界接受了約30年的一條原理,放棄宇稱守恆的限制解決了亞原子粒子理論中的“tau-theta puzzle”,其後的理論和實驗工作導向弱相互作用與電磁相互作用的統一,他為此列出Weinberg、Salam和Glashow的Nobel演講作為參考。NIST的文章引述Massachusetts Institute of Technology物理學家、科學史學者David Kaiser 2021年2月5日在Science上的說法:這一發現為現代粒子理論奠定了基礎。Hargittai的文章還記述,Valentine Telegdi和Jerome Friedman在1956年夏天不知道National Bureau of Standards工作的情況下開始了另一項實驗,10月時已在測量,論文在1957年1月17日被期刊收到;她認為最可能的情況是該局小組在12月27日最先看到真正的跡象,只是需要時間加以核實。⁠[2][6][5]

Hudson的文章記述了物理學界的反應:1957年1月American Physical Society在紐約舉行的會議上,有關場次座無虛席;也有科學家從原先對Lee–Yang設想的懷疑轉為對實驗結果的不信。消息傳出時,Carnegie Institution的Department of Terrestrial Magnetism的Georges M. Temmer正在西歐訪問,他是該局實驗者的同事;他告訴Wolfgang PauliWolfgang PauliWolfgang Pauli(1900—1958年)是出生於維也納的理論物理學家,因發現不相容原理(又稱Pauli原理)獲1945年度Nobel Prize物理學獎,1930年提出了後來稱為中微子的中性粒子假說;他自1928年起任ETH Zurich理論物理學教授,直至去世。點擊查看完整詞條宇稱已不再被認為守恆,Pauli稱這是胡說,並說實驗必須重做。⁠[2]

該文還寫道,美國和其他國家科學界中一些不甚瞭解情況的人不願把功勞歸於National Bureau of Standards的人員:Temmer在瑞士的一次學術報告會上糾正“triumph at Columbia”的說法,指出工作是在該局完成的,卻被聽眾哄了下去;此後這項實驗幾乎總被稱為“the Wu experiment”,只有Chen Ning Yang和Nicholas Kurti試圖更正這一記載。⁠[2]

Hargittai的文章寫道,Columbia University的記者會突出了Chien-Shiung Wu的作用,而“Wu experiment”這一簡稱之所以方便,是因為實驗由她提出;Telegdi、Nicholas Kurti和Christine Sutton都對這一稱呼提出過疑問,強調低溫方面的工作,Ambler和Hudson都曾是Kurti在Oxford的學生。Kurti和Sutton 1997年在Nature(第385卷第575頁)的評論把這項實驗稱為結合核物理與低溫技術專長的團隊合作;Nobel Prize得主Val Fitch在2002年接受她訪談時說,做鈷-60實驗的人都有實質貢獻,而“Ms Wu is often given the credit”;Telegdi同年則說,沒有哪位實驗者應當獲獎,因為實驗用的是已知技術,又是理論家提出的。她本人從在世的參與者那裡得到的印象是,早期的報道可能過分強調了Chien-Shiung Wu和Columbia University的作用。⁠[5]

NIST的文章指出,National Bureau of Standards的幾位研究者既沒有獲得Nobel Prize,也沒有獲得Wolf Prize。Hargittai引述Nobel物理學委員會前秘書Anders Bárány的說明:獲獎成果須在頒獎年份之前發表,而三篇實驗論文都發表於1957年初,因而不可能在1957年獲獎;她還寫道,評獎章程規定至多三人分享,參與實驗的物理學家人數之多會使任何取捨都很困難。⁠[6][5]

Hudson的文章在結尾交代了其他幾位實驗者後來的經歷。Chien-Shiung Wu回到Columbia University全職從事β衰變研究和研究生培養,1975年獲National Medal of Science並當選American Physical Society會長,1978年獲Wolf Prize物理學獎,1997年2月在紐約去世,終年84歲。Hudson本人1961年出任Heat Division主任,1978年機構改組後在Karl G. Kessler手下任Center for Absolute Physical Quantities副主任,1980年辭職,到法國Sèvres的Bureau International des Poids et Mesures任出版主任兼Metrologia主編,1989年退休,時年65歲,其後在National Science Foundation擔任為期三年的臨時職務,任低溫物理項目主任。Ambler接任Cryogenic Physics Section主任,1978年至1988年任National Bureau of Standards局長,獲President’s Award for Distinguished Federal Civilian Service,1989年從NIST退休,時年65歲。Raymond W. Hayward做完幾項後續實驗後回到Wilfrid B. Mann任主任的Radioactivity Section,後來出任新設的Nuclear Spectrometry Section主任,寫出一部關於高自旋粒子動力學的專著(文中稱之為“a monumental treatise”),此後轉向引力研究,1980年退休,時年59歲。⁠[2]

NIST的文章配有一張該局四位實驗者與實驗設備的合影,自左至右為Hudson、Ambler、Hoppes和Hayward,圖片來源標為NIST Digital Archives。Hargittai的文章以“Candidates for credit”為題排出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]

關聯機構、網站與公開賬號

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

來源

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