西蒙•范德梅尔
亚原子粒子的降服者西蒙•范德梅尔于3月4日逝世，享年85岁
Mar 17th 2011 | from the print edition
亚原子粒子可能是任性的。在像大型强子对撞机之类的巨大圆形加速器中使它们循规蹈矩是需要技巧的。然而，西蒙•范德梅尔（Simon van der Meer）对此却有一套本事。他是个天生的多面手，对机器如何运转，以及如何使其能运转得更好极其着迷。1940年，在他还是一名纳粹占领下的海牙市的一位少年时，他就把搜寻来的零件东拼西凑，制成简易收音机，对此他谦虚地说“用小玩意儿来为问题儿童教养院的孩子们打造一个家”。这种摆弄物件的天赋恰恰是欧洲粒子物理研究所所需要的。
1956年，位于法瑞边境日内瓦附近的欧洲原子核研究所把范德梅尔先生从飞利浦挖了过来，飞利浦是荷兰一家巨型工程公司。欧洲原子核研究所建立于两年前，旨在于战后恢复欧洲的基础物理研究。范德梅尔先生的第一项工作就是测试向研究所的加速器提供电流的整流器。这份工作激发了他对加速器的强烈兴趣。到了80年代初，他还是一样忙，不过地位已是今非昔比了。
当时的欧洲粒子物理研究所，正急着要拿出成果证明本身仍有存在的理由。该所的实验室成立以来，只有一项可引以自豪的突破性成就——那就是1973年发现中性电流， 得以初窥电弱理论。 而电弱理论则是以一个优美典雅的数学框架， 将四种基本的自然力之中的两种——电磁力和核弱相互作用力，统一在一起。不过， 就是这个发现也只能算是部分成功。因为，这个理论的最终证实， 惟赖人们一瞥玻色子W和Z的真容——该理论推断这两种粒子携带弱相互作用力，就像光子携带有电磁力一样。
难点在于，W和Z都是重粒子。据爱因斯坦著名的方程e=mc2，粒子越重，那么就需要向其提供更多的能量。在上世纪70年代，加速器能够增强速度，因此也能给粒子增强能量，但仅能使粒子撞击到一个固定目标上。范德梅尔先生想通过粒子相互对撞来获捕粒子。
当时， 有人提出建议， 利用质子和它在反物质里的对应物（即反质子）以实现这种对撞。物质和反物质是完全一样的，只除了带电相反， 所以原则上， 可以靠一组完全相同的磁极、在同一个加速环里并在同一段时间里对两者一起反向加速——这不但巧思聪明， 而且成本低廉。不过还有一个没解决的困难。这两种粒子都必须在压缩得非常致密的流束中运动。要是流束太松散，它们就无法对撞，错失的距离尽管差以毫厘，但在亚原子世界里则相当于失之千里。
多年来，范德梅尔先生一直在进行运动粒子在加速器中的统计学特性的研究：有时，直至深夜，有时，陷入沉思。在1968年的时候，他就推断：可以通过随机冷却的方式使粒子保持流束状——使松散的粒子在加速器环的一端得到整合，径直向环的另一端发射，通过调节磁场微移快要偏离的粒子，使之回到流束状中。
但是，在实践中，他的这个推断是否行得通呢？很长时间来，他自己都认为不行。于是，他以这个推断“太过牵强” 而将其搁置一边。直到1972年，他的一个同事鼓励他重思推断并发表之。即使在当时，他也仍持怀疑，不过他仍从理论上坚持：“而今它似乎有用，它至少对[粒子流束]的实际效果提供了某种定量评估方式”。两年后，人们检验这个推断，证明是正确的。
1976年，把欧洲核子研究所的新加速器改造成质子-反质子对撞机的征程，在意大利实验物理学家卡罗•鲁比亚引领下启航了。鲁比亚先生外向话多，而范德梅尔先生寡言少语; 冷静持重的工程师和狂热着迷的物理学男子构成了一部经典的二声部合唱。不过，寡言少语者占了上风，且鲁比亚先生还不得不接受这一事实：范德梅尔先生在某一天公早晨宣布“我可以用随机冷却法做成最重要的事”。
1978年，项目得以实施；集束整齐的质子和反质子实现了对撞，1983年1月，项目团队宣布首次发现W粒子。团队成为《纽约时报》头版头条。1983年之后的一年，Z粒子的发现也公之于众。欧洲核子研究所发言人宣称，“这是人类在探索围绕其周的宇宙万物方面的一个伟大的里程碑”。1984年，范德梅尔先生与鲁比亚先生分享了诺贝尔物理学奖。他对支持他的同事虚心称赞。
略微外行
他是仅有的得到瑞典皇家科学院认可的二位加速器工程师之一。不过，他更是一位物理学家，一直在他“感到令人愉快而又富有刺激性”的欧洲粒子物理研究所干到1990年退休。他在代尔夫特理工大学获得的学位是技术物理方面的，而他在该大学备受敬佩的工程师学院里学习的是属于“在需求上受到某种限制的”纯科学，对此，他一直清醒，常感遗憾。不过他会感到宽慰的——他这种“略微外行”的近乎纯物理学的[知识结构]使他能以不同的方法观察问题。
以不同的方法观察问题至关重要。物理学终归是一门实验科学。它需要精巧的实验;而这样的实验又需要极好的设备。没有这一切，很多美丽的理论终将不过是美丽而已。一些美丽的理论还能得到证实，多亏了像西蒙•范德梅尔这些捣鼓小玩意儿的人们。
本文由译者 微言大义 提供 点击此处阅读双语版
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