美籍華裔女物理學家吳健雄的主要成就有哪些

科學研究

吳健雄為世界現(xiàn)代物理學發(fā)展作出了杰出的貢獻，她在博士在讀期間就參加了制造原子彈的“曼哈頓計劃”，解決了連鎖反應無法延續(xù)的重大難題，被人們稱為“原子彈之母”。她還驗證了著名的“弱相互作用下的宇稱不守恒”和“β衰變中矢量流守恒定律”，并先后獲得了各國政府及世界著名大學頒發(fā)的榮譽、學位和獎勵等，成為名副其實的“世界物理女王”。

科學貢獻

1.1957年用β衰變實驗證明了在弱相互作用中的宇稱不守恒。

1956年之前，吳健雄已因在β衰變方面所作過的細致精密又多種多樣的實驗工作而為核物理學界所熟知。1956年李政道、楊振寧提出在β衰變過程中宇稱可能不守恒之后，吳健雄立即領導她的小組進行了一個實驗，在極低溫(0.01K)下用強磁場把鈷-60原子核自旋方向極化(即使自旋幾乎都在同一方向)，而觀察鈷-60原子核β衰變放出的電子的出射方向。

他們發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)電子的出射方向都和鈷-60原子核的自旋方向相反。就是說，鈷-60原子核的自旋方向和它的β衰變的電子出射方向形成左手螺旋，而不形成右手螺旋。但如果宇稱守恒，則必須左右對稱，左右手螺旋兩種機會相等。因此，這個實驗結果證實了弱相互作用中的宇稱不守恒。由此，在個物理學界產(chǎn)生了極為深遠的影響。

2.1963年用實驗證明了核β衰變在矢量流守恒定律

吳健雄對β變的一系列實驗工作，特別是1963年證明的核β衰變中矢量流守恒定律，是物理學史上第一次由實驗定實電磁相互作用與弱相互作用有密切關系，對后來電弱統(tǒng)一理論的題出起一重要作用。

3.在β衰變研究在的其他貢獻

關于β衰變的研究對原子核物理和粒子物理的發(fā)展具有極重要的意義。吳健雄從事這一專門領域的研究多年，被公認為是這方面的權威。證實了β譜形狀的源效應，澄清了早期β衰變理論中的一些錯誤，支持了費米理論。對β衰變的各種躍遷，特別是禁戒躍遷的全部級次進行了系統(tǒng)的研究，豐富和完善了β衰變的理論。對雙β衰變的研究。

1970年，吳健雄等報道了一次在美國克里夫蘭附近的一個600余米深的鹽礦井內(nèi)進行的48Ca雙β衰變則實驗。實驗選在深礦井內(nèi)是為了盡量減少宇宙線的背景輻射。

4.關于量子力學的基本理論方面的實驗

吳健雄1935年愛因斯坦、波多爾斯基、羅森發(fā)表了一篇論文，對哥本哈根學派創(chuàng)立的量子力學描述的完備性提出了疑問，他們的看法可歸結為一個佯謬。由于對量子力學關于物理量可測度性及幾率概念的認識有不同看法，愛因斯坦始終認為應當有一種理想的、確定的、對物理實質有完備敘述的理論出現(xiàn)以代替目前的量子力學數(shù)學結構，因而導了后來有“隱變量理論”的出現(xiàn)，即認為量子力學中的“概率”乃是對某些目前未知的“隱變量”作某種平均的結果。

因此，幾十年來有一些物理學家企圖尋覓這些“隱變量”以建立新的、完備的量子力學，但均未成功。而另一些物理學家則否認有這些“隱變量”存在，事實上已有人證明在希爾伯特的某些條件下，目前的量子力學的數(shù)學結構是不容隱變量存在的。

吳健雄等早在1950年就發(fā)表了一篇關于“散射湮沒輻射的角關聯(lián)”的文章，實驗表明具有零角動量的正、負電子對湮沒后發(fā)出的兩個光量子，如狄拉克理論所預料，將互成直角而被極化，也證明正電子與負電子的宇稱相反，說明與目前的量子力學并無矛盾。1975年吳健雄等又發(fā)表了一篇題為“普頓散射的湮沒光子的角關聯(lián)以及隱變量”的文章，報道他們測得的在一很寬的散射角范圍內(nèi)到達符合的康普頓散射光子的角分布，其結果與假設電子與正電子有相反的宇稱為前提而得到的標準的量子力學計算相符。

J.S.貝爾(Bell)在1964年曾對任何局部隱變量理論所能預言的角分布取值圍作了限定，而吳健雄等所觀察到的角分布在假設通常的量子力學康普頓散射公式是正確的前提下并不符合貝爾的限定，這樣也就再次對局部隱變量理論作了否定，從而在更高程度上支持了量子力學的正統(tǒng)法則。

5.μ子、介子和反質子物理方面的實驗研究

從60年代中期開始的10年間，吳健雄集中力量從事這一中、高能物理領域的實驗工作。發(fā)表了大量論文，有不少工作富有首創(chuàng)性和很高的學術價值。

μ子物理方面的工作包括：Sn，Nd，W等元素的μ子X射線的同位素移的測定;209Biμ子X射線的磁偶極和電四極矩超精細相互作用的研究;近10種μ子原子中核γ射線的測定等。

介子和反質子物理方面的工作主要是利用布魯克海文國家實驗室內(nèi)的交變梯度同步加速器產(chǎn)生的強大的K-，Σ-和粒子流，以高分辨率Ge(Li)探測器為工具，用奇異原子方法準確地測定了這些粒子的質量和磁矩。

6.穆斯堡爾效應的測量及其應用方面的工作

在1958年發(fā)現(xiàn)穆斯堡爾效應之后，吳健雄就開始對它進行深入研究。他們專門研制了一種閉環(huán)氦致冷器用于低溫穆斯堡爾效應研究，其溫度控范圍為20—300K，對于放射源或庫侖激發(fā)源均可使用。他們用庫侖激發(fā)后產(chǎn)生的穆斯堡爾效應，分別測量了鎢同位素(182，184，186W)和鉿同位素(176，178，180Hf)的第一激發(fā)2+態(tài)中的電四極矩的比率，并與轉動模型所預期的結果作了比較。

在1978年，他們進一步用一個3He/4He稀釋致冷器使穆斯堡爾測量得以在低至0.03K的溫度下進行，以研究氧高鐵血紅素的磁性質與弛豫特性，結果表明在約0.13K時該血紅素進行磁躍遷;利用這一裝量還在諸如收體溫術、弛豫效應、與溫度有關的超精細場的研究等方面進行了一些實驗，得出了許多有意義的結果。

7.其他實驗工作

吳健雄在實驗核物理方面的研究工作涉及面廣。她尤其注意實驗技術的不斷改進，曾對多種核輻射測器的開發(fā)、改進做出了貢獻，例如薄窗蓋革計數(shù)器、某些塑料閃爍探測器、Ge(Li)半導體探測器等。至于所涉足的實驗工作，較早斯完成的有某些方射性同位索的分析，慢中子速度譜儀研究(多種材料)，中子在正氫和仲氫中的散射以及核力范圍的探討，在氣體中形成電子偶素時電場影響的研究，延遲符合技術用于測42Ca和47Sc的激發(fā)態(tài)的壽命，中子與3He的相互作用的研究，高能級發(fā)出的內(nèi)轉換譜線的觀察、對正電子譜及正電子湮沒的研究等等。

論文著作

1934年，撰寫了《證明布喇格定律》論文。

1950年就發(fā)表了一篇關于“散射湮沒輻射的角關聯(lián)”的文章。她與S.A.茲科夫斯基(Moczkowski)合著有《β衰變》一書;在K.西格邦(Siegbahn)所編《α-，β-和γ-射線譜學》一書中，吳健雄也是關于β衰變和β相互作用部分的撰稿人。前面所述兩項主要學術成就實際上也都與β衰變研究直接有關。

1975 年，吳發(fā)表了“普頓散射的湮沒光子的角關聯(lián)以及隱變量”的文章。

1992年，南京大學出版社出版了其論文演講集《半個世紀的科學生涯》。