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Raymond W. Hayward

Raymond W. Hayward(1921—2001年)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的核物理學家。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、Dale D. HoppesDale D. HoppesDale D. Hoppes(1928年出生)是美國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 Wu、Ernest Ambler、Raymond W. Hayward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18 節
詞條資料

出生於內布拉斯加州奧馬哈

Iowa State College畢業與戰時在Naval Research Laboratory服役

1943年,他在Iowa State College獲得理學學士學位。Physics Today的訃告把專業記為電氣工程,National Institute of Standards and Technology(NIST)歷史網頁上的人物介紹記為物理學。⁠[1][3]

第二次世界大戰期間他在美國海軍服役,派駐華盛頓哥倫比亞特區的Naval Research Laboratory,做過給電纜安裝接頭、為一架繳獲的日本戰鬥機繪製接線圖和設計天線等工作。⁠[1]

NIST的人物介紹把他1943年至1945年的職務記為Naval Research Laboratory的電子工程師;NIST“The Fall of Parity”專題的小傳則寫他從1943年起在該實驗室任electronic scientist,直到1950年。⁠[3][2]

結婚並在University of California, Berkeley取得博士學位

NIST的人物介紹把他博士論文的內容記為β射線和γ射線譜學。⁠[3]

1948年至1950年,他是Atomic Energy Commission的博士前研究員(pre-doctoral fellow)。⁠[3]

1947年,他與實驗物理學家Evans Vaughan結婚,兩人是在伯克利相識的。⁠[1][4]

進入National Bureau of Standards,發展β–γ符合測量技術

Physics Today的訃告記述了這一職位的由來:1950年前後,Emilio Segrè告訴Evans Hayward,在華盛頓National Bureau of Standards的Fano那裡有一個適合Hayward的空缺,需要人主持一項實驗β譜學研究計劃,夫婦兩人因此都得到了該局的職位。NIST的人物介紹寫的是Ugo Fano聘用了他。⁠[1][3]

1952年,他轉到Wilfrid Mann領導的放射性組(Radioactivity Section),在那裡發展了早期的β–γ符合技術,用於標定碘-131等核醫學使用的放射性核素。⁠[3][1]

1953年,他在Advances in Electronics上發表了一篇討論β射線譜儀設計與建造的文章。⁠[1]

NIST的人物介紹解釋說,β–γ符合技術記錄的是對β粒子和γ射線的同時探測。Physics Today的訃告把他發展的技術列為最早的一批,並稱1953年那篇文章是“definitive description”。⁠[3][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。⁠[5][6]

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Hayward和Dale D. 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。⁠[7][8]

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。⁠[5][9]

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。⁠[9]

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。⁠[9][8]

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。⁠[7][8][9][10]

Hayward和Hoppes當時都是Atomic and Radiation Physics Division放射性組的成員,負責實驗的輻射物理部分;Hayward和他的學生Hoppes參與設計並搭建了實驗使用的符合測量系統。⁠[10][1][11]

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。⁠[9]

NIST的文章在引述Ambler這段話時加了按語,稱Hayward為“a theoretical nuclear physicist”,稱Hoppes為“a grad student and later leader of the NIST radioactivity group”。⁠[9]

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。⁠[5]

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。⁠[5][6][11]

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。⁠[5]

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。⁠[5][9][11]

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。⁠[8][6]

Hargittai的文章寫道,Chien-Shiung Wu在Columbia University有教學任務,不能一直留在National Bureau of Standards,12月27日那天她不在場;得到消息後她趕往華盛頓,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。Dale D. Hoppes在給Hargittai的電子郵件中寫道,她很可能到生命的最後一天都為那天不在場感到遺憾。⁠[8][9]

論文發表、後續實驗與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。⁠[9][5]

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。⁠[9][8]

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。⁠[9]

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。⁠[5][8][11]

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。⁠[8][9]

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。⁠[8]

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。⁠[5][6]

1957年,Department of Commerce向National Bureau of Standards的實驗小組頒發金質獎章(Gold Medal,即Award for Exceptional Service)。⁠[5][3]

他與同事在低溫實驗室做了幾項後續實驗,之後回到放射性組。他還與University of Maryland和Catholic University of America的學生一起研究原子核自旋、β粒子及隨後發射的γ射線之間的關聯,以及β衰變的其他基本特性。⁠[5][1]

訪問哥本哈根並獲John Price Wetherill Medal

1961年至1962年,他在哥本哈根的Institute for Theoretical Physics(後來的Niels Bohr Institute)訪問一年,參加關於核物理和粒子物理主要問題的討論,當時那裡約有50位來訪的知名學者。⁠[1][3]

Evans Hayward同一年以Guggenheim Fellow身份在該研究所訪問。⁠[4]

1962年7—8月出版的Journal of Research of the National Bureau of Standards刊有J. F. Schooley、D. D. Hoppes和A. T. Hirshfeld關於取向鈰-141的γ射線分佈的論文,其參考文獻列有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。⁠[12]

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。⁠[5][13]

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.”NIST的人物介紹把獎項名稱拼作“John Price Weatherill Award”,並註明它與Samuel Wesley Stratton Award都是共同獲得的獎項(joint award)。⁠[14][3]

出任Nuclear Spectroscopy Section主任並獲Samuel Wesley Stratton Award

1964年,他升任Nuclear Spectroscopy Section主任。Physics Today的訃告寫道,這個組是20世紀60年代中期單獨設立的,他在設立時被任命為組長。⁠[3][1][5]

同年,National Bureau of Standards把該局的最高榮譽Samuel Wesley Stratton Award授予宇稱實驗小組。⁠[5][3]

出版NBS Monograph 154並轉向引力研究

1976年,National Bureau of Standards出版了他撰寫的專著The Dynamics of Fields of Higher Spin(NBS Monograph 154)。該書用經典拉格朗日場論的變分方法建立高自旋場的相對論性理論。⁠[15][5][1]

Physics Today的訃告寫道,從哥本哈根回來後的20年裡,他研究理論物理的多個領域,其中之一是自旋大於1的場的動力學這一長期未解決的問題,並稱這部專著是一項全面的研究。Hudson的文章稱它為“a monumental treatise”,並寫他此後轉向引力研究。⁠[1][5]

20世紀70年代後期起,他研究引力波探測,著重於量子非破壞(quantum nondemolition)測量和宏觀諧振子的量子性質。⁠[1]

訃告說明,這項工作討論怎樣測量諧振子的可觀測量而不干擾隨後的測量,目標是使精度優於量子極限所給出的不確定度;他一直做到職業生涯結束。⁠[1]

從National Bureau of Standards退休

Physics Today的訃告和Ralph P. Hudson為NIST撰寫的文章都寫他於1980年從National Bureau of Standards退休,後者註明當時他59歲。NIST“The Fall of Parity”專題的小傳把退休年份記為1986年,NIST Gallery of Distinguished Scientists, Engineers, and Administrators的名單也把“Hayward, Raymond”的任職年份記為1950—1986年。⁠[1][5][2][16]

退休後他繼續研究電磁學、量子力學、相對論、弱相互作用和引力。⁠[1]

NIST的人物介紹把他的研究興趣列為量子力學、弱相互作用、原子核β衰變、引力波、自發核躍遷和電磁學。⁠[3]

協助為紀念展覽重新組裝實驗裝置

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。⁠[17]

NIST的同名網絡展覽於1997年7月上線,Hayward、Ralph P. Hudson和Michael Danos為它的籌備提供了意見和其他幫助。⁠[17]

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。⁠[17]

在馬里蘭州Bethesda逝世

2001年12月24日,他因心臟病發作在馬里蘭州Bethesda的家中去世。⁠[1]

Physics Today在2002年10月號(第55卷第10期,第71—72頁)刊出他的訃告,作者是Ralph P. Hudson、Bert Coursey和Sydney Meshkov,文章開頭稱他為“a nuclear physicist and expert in the physics of beta decay in radionuclides”。⁠[1]

主題:榮譽與紀念

他是American Physical Society的會士(Fellow)。⁠[3]

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。⁠[18]

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。⁠[18]

NIST Gallery of Distinguished Scientists, Engineers, and Administrators的2020年名單中有“Hayward, Raymond”一行,入選年份一欄寫的是“N/A”。⁠[16]

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。⁠[9][8]

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。⁠[5][9][8]

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。⁠[5]

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。⁠[5]

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。⁠[8]

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。⁠[9][8]

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。Dale D. Hoppes在Nuclear Spectrometry Section繼續研究取向原子核的β粒子分佈,1961年獲Catholic University of America博士學位,1981年接任Radioactivity Group負責人,1992年從NIST退休,時年64歲。⁠[5]

主題:個人生活

他的愛好包括登山、狩獵和飛蠅釣,他也愛聽古典音樂,收藏了數量可觀的唱片。Hayward夫婦經常招待來自世界各地的物理學家,American Physical Society在華盛頓開會期間,兩人以舉辦大型聚會聞名。⁠[1]

Physics Today的訃告用“courtly, affable”形容他,並提到他有“a wry sense of humor”。⁠[1]

主題:妻子Evans Hayward

1947年至1950年,她在伯克利的Radiation Laboratory做博士畢業後的研究工作(訃告用詞為“postgraduate work”),用雲室研究同步加速器產生的電子和迴旋加速器產生的介子,測量了被中子散射的質子的角分佈,並測量了氧-17緩發中子的能譜,由此得到有關該原子核激發態的信息。⁠[4]

NIST的人物介紹寫道,她1950年受聘進入National Bureau of Standards的Neutron Physics Section。她在該局最初的實驗使用鈷-60源的γ射線和一臺50 MeV電子感應加速器;該局從華盛頓遷到Gaithersburg後,她利用150 MeV直線加速器做實驗。她與John Hubbell測量了1 MeV光子在水、鋁、銅、錫和鉛的半無限厚板上的反照率,與William Dodge做了檢驗軔致輻射、實光子與虛光子同原子核相互作用以及光子彈性散射理論的實驗。⁠[19][4]

訃告稱她是光核物理領域的國際帶頭人,利用高能加速器產生的電子、正電子和中子束,五十多年間研究光中子產生截面的精密測量、變形核對光子的散射與吸收以及取向核的核光效應。她的實驗表明,橢球形原子核的巨共振有兩個峰,與同事、理論家Mike Danos的預言一致;兩人在該局共用一間辦公室達數十年,多次謝絕分開辦公的安排。Everett Fuller退休後,她接手維護光核反應文獻目錄,這些資料後來成為“Photonuclear Data Index”數據庫的基礎。⁠[4]

訃告還記述了她的幾項具體工作:在伯克利測得的中子–質子散射角分佈在質心繫中既不各向同性,也不關於90°對稱,質子的前向峰提示中子與質子之間存在電荷交換;光子反照率的測量結果得到了用臺式計算器所做Monte Carlo計算的印證;Arenhoevel–Hayward關於核巨共振對平面偏振光子散射的理論被認為特別優美,Hayward、Barber和Sazama用碳-12的15.1 MeV 1⁺態共振熒光產生的單能平面偏振光子,照射天然鎘、錫、鉭、鎢、鉑、金和鉍靶,做了相應的實驗;她與Wolynec、Martins和Dodge合作研究光核與電核反應,訃告稱由此發表的論文在世界各地廣為人知。這份文獻目錄可在三處查閱:Moscow State University的Institute of Nuclear Physics所屬Centre for Photonuclear Experiments Data、Brookhaven National Laboratory的National Nuclear Data Center和設在維也納的IAEA Nuclear Data Section。H. William Koch 2006年的回憶文章同樣用“Particularly elegant”形容Arenhoevel–Hayward理論,並在致謝中感謝她協助修改文稿。⁠[4][20]

訃告寫她1975年成為Nuclear Research Group組長,1978年至1980年任Nuclear Radiation Division副主任,1990年從NIST退休,退休後仍與許多科學家保持合作;NIST的人物介紹則寫她1975年至1986年任Neutron Physics Group組長。她曾在Goethe University的Institute for Nuclear Physics(1966年)、University of Melbourne(1969年,Sir Thomas Lyle Fellow)、University of Toronto(1975年)、Mainz的Max Planck Institute(1982—1986年)、Oxford的Nuclear Physics Laboratory(1985—1986年)、Duke UniversityDuke UniversityDuke University 是位於美國北卡羅來納州達勒姆的私立大學。學校起源於1838年在 Randolph County 開辦的 Brown's Schoolhouse,1859年改名 Trinity College,1892年遷至達勒姆;1924年12月 James B. Duke 設立 The Duke Endowment 後,學校改名 Duke University,以紀念其父 Washington Duke。學校設10個學院,並通過受控關聯機構 Duke University Health System 運營 Duke University Hospital 等醫院。2025年秋季在校學生17,325人;2026財年末捐贈基金市值約142.8億美元。截至2026年10月,校長為2017年就任的第十任校長 Vincent E. Price。點擊查看完整詞條(1987年、1990年)和University of Lund的Physics Institute(1987年)訪問或任教。⁠[4][19]

20世紀70年代,Richard NixonRichard NixonRichard Nixon(1913—1994年)是美國政治人物,曾任加利福尼亞州聯邦眾議員和聯邦參議員,1953—1961年任副總統,1969—1974年任第37任美國總統;任內訪問中國、與蘇聯簽署限制戰略武器協議並結束美國對越南戰爭的參與,後因Watergate醜聞於1974年8月9日辭職,是美國曆史上唯一辭職的總統。點擊查看完整詞條總統選任她為Atomic Energy Commission的General Advisory Committee成員,她還在Committee on International Exchange of Persons(Senior Fulbright-Hays Program)的Advisory Screening Committee in Physics和馬里蘭州州長Mandel的Science Advisory Council任職,後者協助州長處理科學方面的問題。她獲得Department of Commerce的銀質獎章(1958年)和金質獎章(1971年)、Federal Women’s Award(1975年)和Samuel Wesley Stratton Award(1980年),1987年成為NBS Fellow,1995年入選NIST Portrait Gallery of Distinguished Scientists, Engineers, and Administrators,並且是American Physical Society會士。該陳列廊2020年的名單把她的任職年份記為1950—1990年,入選年份記為1995年。⁠[4][19][16]

訃告記述,她說過自己穿著職業裝是為了在做實驗時不讓人分心;她入行時女物理學家極少,她認為自己必須出類拔萃才能得到承認,也曾在不同時期遭遇該局內部的性別歧視。完全退休後,她在American University上夜間課程,學習政治、國際關係、西班牙語和意大利語。訃告稱她是天生的帶頭人,同行和直接上級都承認她的突出成就和她對該局的價值,她為做實驗和講學走過許多地方;她說上這些課是因為自己仍然想學習。世界各地的同事在她去世後表達了哀悼和感謝。⁠[4]

2020年3月2日,她因心臟病在馬里蘭州Chevy Chase的家中去世。訃告寫道,丈夫和兩個兒子都先於她去世。⁠[4]

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)。⁠[21]

University of Maryland:官網:https://umd.edu/(在新窗口打開)。⁠[22]

來源

  1. Raymond Webster Hayward(在新窗口打開)
  2. The Fall of Parity Photo Gallery with Short Biographies(在新窗口打開)
  3. Raymond W. Hayward(在新窗口打開)
  4. Evans Vaughan Hayward(在新窗口打開)
  5. Reversal of the Parity Conservation Law in Nuclear Physics(在新窗口打開)
  6. The Reversal of Parity Law in Nuclear Physics(在新窗口打開)
  7. SAA Newsletter, Vol. 32, No. 1, March 2016(在新窗口打開)
  8. Credit where credit’s due?(在新窗口打開)
  9. A 'Forever' Stamp and a Discovery That Changed Physics Forever(在新窗口打開)
  10. Chapter Four: A Durable Director (July 1975-March 1989)(在新窗口打開)
  11. Chien-Shiung Wu, 1912–1997: A Biographical Memoir(在新窗口打開)
  12. The Gamma-Ray Distribution From Oriented Cerium-141(在新窗口打開)
  13. Franklin Institute Medals(在新窗口打開)
  14. Ernest Ambler(在新窗口打開)
  15. The Dynamics of fields of higher spin(在新窗口打開)
  16. NIST Gallery of Distinguished Scientists, Engineers, and Administrators - 2020(在新窗口打開)
  17. The Fall of Parity(在新窗口打開)
  18. APS Honors 'Historic Site' of NBS Physics Discovery(在新窗口打開)
  19. Evans V. Hayward(在新窗口打開)
  20. Recollections on Sixty Years of NBS Ionizing Radiation Programs for Energetic X Rays and Electrons(在新窗口打開)
  21. National Institute of Standards and Technology(在新窗口打開)
  22. Our Research Changes Lives(在新窗口打開)