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「核子研究的女王」吳健雄誕辰│科學史上的今天:5/31

1956 年 5 月的某一天,34 歲的楊振寧走進同在哥倫比亞大學任教的吳健雄(1912-1997)的辦公室。大他十歲的吳健雄在核子物理領域已有相當地位,以「中國的居禮夫人」著稱。

當年曼哈頓計畫在核分裂的連鎖反應上遭遇瓶頸,計畫主持人歐本海默特別指名她來,因為「她知道所有關於中子吸收截面的知識」。於是來美國才八年的吳健雄,難得以外國人身分中途加入這涉及國家安全的秘密計畫,她也不負眾望解決了連鎖反應的問題,原子彈才得以順利完成。她的聲望也因而更加鞏固。

楊振寧來找她是要討論「宇稱守恒」的問題。所謂宇稱守恆是指大自然是左右對稱的,物理定律對左旋與右旋粒子的作用應該都一樣,這在重力、電磁力、強核力、弱核力這四大作用力都已屢試不爽。不過楊振寧與李政道懷疑一直令科學家困惑的 θ 和 τ 兩種介子之謎──兩個自旋、質量、電荷都完全相同的粒子卻有不同衰變方式,背後的真相就是:

弱交互作用不遵守宇稱守恒。因為楊李兩人是從理論出發,因此楊振寧特地來請教對弱交互作用已做過無數次實驗的吳健雄。

這次討論勾起了吳健雄的興趣,她很快設計出實驗方法。即使楊李兩人於次月發表宇稱不守恒的論文後,招來各界的質疑與訕笑,吳健雄仍沒有打退堂鼓,繼續張羅所需的器材與人員。量子力學大師包立知道後認為這是浪費時間,並願意賭上所有錢,實驗結果一定證明宇稱守恒。

聖誕節前吳健雄率領的實驗小組已經發現宇稱不守恒的現象,但吳健雄向來嚴謹,她仍要成員多方查證與驗算,直到 1957 年 1 月中才將論文提交《物理評論》。這消息在物理界簡直炸翻了天,大家一直深信不疑的對稱性竟真的被推翻了!楊李二人也史無前例地立刻榮獲物理諾貝爾獎,但更出乎大家意料的是,吳健雄竟不在其列。

對於吳健雄未能同獲諾貝爾獎,許多物理學大師紛紛大抱不平。雖然她日後獲得許多殊榮,但這終究是個遺憾。她於 1989 年寫給有長時間同事情誼的史坦伯格(Jack Steinberger)信中說:

「……盡管我從來沒有為了得獎而去做研究工作,但是,當我的工作因為某種原因而被人忽視,依然是深深地傷害了我。」

八年後,至死仍具有中華民國國籍的吳健雄因中風過世,享年 85 歲。人們將永遠記得這位「核子研究的女王」、「物理學第一夫人」對宇稱不守恒的巨大貢獻。

 

 

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

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關於作者

張瑞棋

1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。自小喜愛科學新知,浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,更成為重度閱讀者。當了中年大叔才成為泛科學專欄作者,著有《科學史上的今天》一書,如今又因翻譯《解事者》,而多了個譯者的身分。