加速器中微子实验先驱杰克·斯坦伯格去世，王贻芳撰文纪念-凯发游戏

杰克·斯坦伯格（jack steinberger，或译作“施泰因⻉格尔”），一位生于德国，因逃离纳粹统治而移居美国的男孩，一位因对宇宙中最难懂且神秘的物质基本成分 —— 中微子的研究而获得诺⻉尔奖的物理学家，于 2020 年 12 月 12 日在日内瓦逝世，享年 99 岁。

他的家人确认了他的离世，但是没有披露他的死因。

作为一个诺奖成就来自于他在纽约的哥伦比亚大学以及纽约⻓岛的布鲁克海文国家实验室的工作的美国公⺠，斯坦伯格博士选择将生命中的后半部分时间花在了位于瑞士的欧洲核子研究中心。

在他漫⻓且富有成果的一生之中，斯坦伯格博士经历了，甚至代表了一些他的时代的主流历史。纳粹的崛起迫使他在第二次世界大战之前来到了美国。但是，作为战后他与故乡德国和解的努力的一部分，他⻅证了他曾经就读过的学校被以他的名字重新命名。

在他被命运慷慨地从欧洲救至美国之后，他被一户美国寄养家庭收留。多年以后，他也表现出来他自己的慷慨：他把他的诺⻉尔奖章捐给了他曾以难⺠身份就读过的一所芝加哥郊外的公立高中。他的职业生涯的起点很低，他在战争时效力于美国陆军，在此之后逐渐攀登到了物理学的最高峰，也为人类理解能描绘物质和宇宙万物的粒子与相互作用力做出了重要的贡献。

他与其他两位物理学家，利昂·莱德曼（leon lederman）与梅尔文·施瓦茨（melvin schwartz）因他们产生高能量中微子束流的技术，以及证明了两类中微子的存在而共享了 1988 年的诺⻉尔物理学奖。他们在 1962 年完成的这项实验被认为是粒子物理学的一座里程碑。

他们的实验是对宇宙中人类不完全了解的领域的一次进军，而这一领域涉及自然界中的四种基本相互作用力之一 —— 弱相互作用力。他们被认为制作了第一个研究涉及弱相互作用力的过程的高能物理实验。

自然界中的两种基本相互作用力 —— 引力与电磁力，都早已被人熟知。但是，在我们的日常观察与生活中并不常⻅的另外两类相互作用力 —— 强相互作用力和弱相互作用力，则在原子核内和基本粒子之间起到了至关重要的作用。

这项获得诺⻉尔奖的工作是利用一束中微子流来研究弱相互作用力在高能量下的表现，中微子不参与强相互作用，只参与弱相互作用。斯坦伯格博士和他的同事们将粒子加速器里的高能量粒子撞击靶标，并通过几个复杂步骤得到了高能量的中微子束流。

质子在同步加速器中轰击铍原子组成的靶标，这种撞击会产生一种叫做 π 介子的粒子。而这种粒子的衰变产物会产生实验所需的中微子。随后斯坦伯格博士他们的主要任务便是将中微子从与对撞伴随产生的粒子残骸中分离出来。

中微子那种可以穿透任何物质且不会被停下的特性为上文的问题提供了一个解决办法。为了解决这一问题，报废战舰的装甲板被征用了起来，组成了一个超过 40 英尺（约 12 米）厚的屏障墙。这道屏障可以阻挡除中微子之外的任何其他粒子。

接着，就是在束流方向上的一个重达几吨的中微子探测器，这个探测器如此的厚重，以至于即便是如同⻤魅般几乎从不与物质发生反应的中微子，在有足够数量的中微子穿过探测器的情况下，也能多多少少能有几个中微子会在探测器中留下些轰击的痕迹。最终，在实验运行了几个月之后，在轰击靶标产生了海量（大约有 100 万亿个）的中微子之后，科学家们终于观测到了不到 60 个他们希望观测到的事件。

但在这些事件中，并没有产生或许被预期产生的电子，而是产生了一种比电子重两百多倍的粒子 —— μ 子。这些事件足以证明中微子有两种，一种与电子关联在了一起，而另一种则与 μ 子关联在了一起。

这项工作因为证明了中微子有两种形态而在物理学界广为人知。这个实验被人称为“两个中微子的实验”，莱德曼开玩笑说，“两个中微子”听起来就像是一个意大利舞蹈组合的名字。

但是，中微子与其它粒子的关联配对对于物理理论的创建者们来说却是一个严肃的事情。

给电子和 μ 子提供一个它们相应的中微子，这种配对操作可以展示如何组织和解释当时正在不断变大的基本粒子表。当时，这些从越来越高能量的实验中不断出现的新粒子似乎数量多的令人迷惑。

一种系统化的、整理粒子与粒子间的相互作用的方法似乎是描述宇宙的基本结构和行为的一种出路，物理学家把这种整理粒子与作用力的方法叫做标准模型。斯坦伯格博士的工作为建立标准模型的事业提供了宝贵的⻅解。

汉斯·雅各布·斯坦伯格（hans jakob steinberger，斯坦伯格博士的本名）生于 1921 年 5 月 25 日，他出生在德国巴伐利亚州的巴德基辛根（bad kissingen）镇。亨利·基辛格（美国外交家）的一位祖辈曾用这个小镇的名字为自己取名。但是，由于这位美国前国务卿生于德国的其他地方，一家德国报纸曾断言道斯坦伯格博士才是来自巴德基辛根镇的最有名望的人。

斯坦伯格博士的父亲，一位曾在第一次世界大战中服役的德军老兵，是一位牧师和巴德基辛根的一个犹太小团体的教师。由于纳粹的崛起，很显然当时斯坦伯格一家在德国的生活不会有什么未来。

这时，有一个美国的组织表示，他们志愿把 300 名犹太儿童带去美国生活。所以在 1934 年，斯坦伯格博士和他的哥哥被带上了一艘船，远赴美国。

四年之后，斯坦伯格一家其他的成员也加入了他们来到了美国，他们被安排开设了一家熟⻝店。

斯坦伯格博士中学毕业于伊利诺伊州温内卡市的新特里尔（new trier）高中，并于 1942 年在芝加哥大学获得化学学士学位。在二战期间，陆军将他送到麻省理工学院正在研制雷达的辐射实验室。之后，他于 1948 年从芝加哥大学获得了博士学位。

他说，他曾在加州大学伯克利分校仅呆了一年就离开了，起因是尽管他不是一个共产主义者，但他坚定的拒绝了去签署一份效忠宣誓来证明这一点。取而代之的是，他从 1950 年到 1971 年成为哥伦比亚大学的教职员工，并在此期间晋升为教授。从 1968 至 1986 年，包括他在哥伦比亚大学供职的最后几年，他来到日内瓦担任欧洲核子研究中心（也就是 cern）的物理学家。

1988 年，他成为了一个由大约 350 名物理学家组成的合作组织的发言人，他们当时正在为建造一个名为“aleph”的、将在 cern 正在建设中的电子-正电子对撞机上运行的探测器作准备。这个实验的测量结果关键且精准，后来为标准模型的验证提供了重要的证据。

作为一个管理人员，斯坦伯格博士不仅经常通过管理和指导来为探测器的建设作出贡献，他还会亲自参与设计以及对物理的分析。

但他曾说过，这种事必躬亲的状态到 1995 年就结束了，因为后来的工作越来越具有技术挑战性，尤其是那些因使用计算机而带来的革新。他补充说道，“我已不能与年轻一代竞争了。”这之后，他把学术研究的注意力转向了宇宙和天体中的物理学。

除了诺⻉尔奖外，他获得过的荣誉还包括美国国家科学奖章。

他与琼·博雷加德（joan beauregard）的第一段婚姻最终以离婚告终。现在他的家庭里还有他的现任妻子辛⻄娅·阿尔夫（cynthia alff），以及他与前妻所养育的两个儿子，以及与第二任妻子所养育的两个孩子。

斯坦伯格博士于 1997 年参观了他在伊利诺伊州时读过的高中，与学生、老师在科学系一起度过了一些时光。据学校里的人说，在那次参观的三年以后，一个贴着外国邮票的包裹被放到了学校的⻆落里。

而这包裹里面，用纸包着的，是斯坦伯格博士的诺⻉尔奖奖章。他当时写道：“我在新特里尔高中收获的良好的人生开端是我一生中几个最荣幸的时刻之一，很高兴我的奖章能留在可靠的人手中。”

诺⻉尔奖奖章的造价估计在一万美元左右。而根据新闻报道，最近一个被卖出的奖章成交价已超过了 70 万美元（大约 500 万人⺠币）。

注：本文中文来自《数理人文》和《粲美集》，排版格式参照“中科院高能所”。