發現元素鎝、砈與「反質子」──塞格雷誕辰｜科學史上的今天：2/1

1931 年，狄拉克首次預言了反物質的存在。根據他三年前提出的狄拉克方程式，大自然應該存在電子的反粒子──質量、自旋與電荷等數值都與電子一模一樣，只除了它的電荷與電子相反，是正電。第二年，美國物理學家安德森（Carl D. Anderson）果真從宇宙射線中發現它的蹤跡，並命名為「正子」（Positron）。這個發現鼓舞了科學家尋找另一個反物質──質子的反粒子，然而許多年過去，卻始終沒有反質子的跡象，許多人開始懷疑也許並沒有反質子⋯⋯。

埃米利奧．塞格雷。圖片來源：wikimedia

狄拉克方程式問世那年，義大利物理學家塞格雷（Emilio Segrè）才剛從費米手中取得博士學位。然後在 1936 年，也就是安德森因為發現正子而獲得諾貝爾物理獎這一年，塞格雷因為來到美國加州大學柏克萊分校訪問，而因緣際會在幾個月後發現週期表上第一個由人工製造出來的元素鎝（technetium）。

同樣這一年，他與相識三年的女友結婚了。當年她因害怕納粹迫害猶太人而自德國移民來義大利，塞格雷沒料到兩年多後，自己也要面臨同樣的處境，因為墨索里尼也頒布命令禁止猶太人在大學任職。於是他在 1938 年底與妻子一起離開義大利，於次年輾轉來到柏克萊。在這裡，他又陸續與不同同事合作，發現了新元素砈（Astatine），以及同位素氙-135 與鈽-239；這兩個同位素分別成為核反應爐與核子武器必要的重要元素，塞格雷自然也被徵召加入曼哈頓計畫。

1955 年，他與歐文・張伯倫（Owen Chamberlain）終於利用粒子加速器發現了反質子，兩人因而共同獲得 1959 年的諾貝爾物理獎。1974 年，塞格雷還是趕在法定退休年齡前一年回到羅馬大學任教，彌補當年被迫離開教職與家鄉的遺憾。這位發現反質子與那麼多新元素的物理學家最後還是溯本追源，從此在祖國定居，也如願安眠於此。

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。