当陆锦标教授得知自己当选美国国家科学院院士时,反应一如既往地低调而谦逊。
「美国国家科学院汇聚了世界顶尖的科学家,能够成为其中一员,我感到非常荣幸,也深受鼓舞。」陆教授说道。数十年来,他一直站在粒子物理研究的最前沿。
这份沉稳与内敛的背后,是一位科学家以大胆提问、严谨实验,逐步重塑人类对亚原子世界认知的漫漫历程。
物质的终极问题
由于美国国家科学院的提名与选举过程采取匿名制,陆教授只能推测究竟是哪一项研究成果获得院士们的认可。
他说:「如果一定要猜测的话,很可能与我们在大亚湾核反应堆微中子实验中,发现新型微中子振荡现象有关。我是这项实验的发起人,从开始到现在一直共同领导研究。」
物理学家长久以来对这种微中子振荡有过种种理论推测,但始终未能得到确切证实。陆教授发起并共同领导的这项实验,首次成功捕捉到这一关键现象。
这项突破不仅协助冲破了粒子物理学的标准模型,也为探索宇宙中的其中一道终极谜题提供了新线索︰为什么我们所知的宇宙几乎完全由物质构成?
探索奇异粒子
除了微中子研究之外,陆教授在探测奇异粒子特性方面所开发的实验技术也极具开创性,这可能也是他获选院士的一个重要原因。
他早年完成的多项研究,即使在在数十年后的今天,依然领先全球,其中一项发现至今仍是物理学界尚未解开的谜团。
他回忆道︰「我们团队当时的发现,几乎推翻了所有既有的理论模型,而这一现象直到现在仍无人能圆满解释。」
要理解这项实验,需先认识物质的基本结构。物质由名为「夸克」的基本粒子组成的。例如,一个稳定的质子由两个上夸克和一个下夸克组成。然而,当我们利用粒子加速器以极高速度撞击质子时,碰撞会产生大量寿命极短的新粒子。其中一些粒子含有更重且较为罕见的夸克,即奇异夸克,物理学家将这些粒子统称为「奇异粒子」。
出人意料的未解之谜
在研究生涯早期,陆教授参与了一系列关于超重子(一种奇异粒子)的实验。团队观察到一个出乎意料的现象:当这些粒子产生时,其内部的自旋并非随机指向,而是有超过半数都朝同一方向排列。
「这非常令人惊讶,因为我们用来撞击的质子束本身并没有特定的自旋方向。」
这个谜团引发了物理学界许多年的理论研究。物理学家提出不同模型试图解释这种自旋排列现象,并推论:任何未能从原来的质子束继承夸克的超重子,或反物质的超重子,都不应该出现自旋排列。
陆教授说:「我们进行了测试,证明两种反物质的超重子的自旋完全是随机的,结果真的与理论预测吻合。」
他甚至推导出一个数学公式,用来测量Ω⁻超重子(一种完全由奇异夸克组成的稀有粒子)的自旋排列,随后又通过实验证实该粒子同样没有自旋排列。
「那时,我们以为终于破解了这道难题。」
然而,大自然再次显露其不可预测的一面。
「几年后,我设计了一个新实验,首次测量Ω⁻粒子的磁性,却意外地发现另一种反物质的超重子竟出现明显的自旋排列。这个结果直接否定了当时所有理论模型。」
时至今日,仍无人能完全解释这一现象。这也提醒我们,人类对宇宙的认识依然有限,宇宙仍深藏许多未解之谜,正待进一步探索。
求知,纯因好奇
当选美国国家科学院院士后,陆教授继续致力于基础科学探究。他坚信并非每一项科学发现都必须指向即时的实际应用,有些探索的意义纯粹在于拓展人类知识的边界。
他坦言︰「驱动我持续做研究的因为是我对大自然的好奇心,即使某些成果没有直接的应用价值,我仍会为了求知而钻研下去。」
对于陆锦标教授来说,当选院士从来不是从来不是研究的终点,更非为了追逐荣誉。过去如此,现在亦然,这条科学之路的核心始终不变——倾听宇宙的韵律,思索万物的奥秘。