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诺贝尔奖得主的幼儿园,世界著名实验室系列No.1卡文迪许实验

卡文迪许实验室旧址的入口处

卡文迪许实验室(Cavendish Laboratory)即是剑桥大学的物理系,由电磁学之父詹姆斯·克拉克·麦克斯韦于1871年创立,1874年建成实验室。为纪念伟大的物理学家、化学家、剑桥大学校友亨利·卡文迪许,而命名为卡文迪许实验室。剑桥大学时任校长威廉·卡文迪许(第7代德文郡公爵)是亨利·卡文迪许的亲属,私人捐助了8450英镑以帮助实验室的筹建。麦克斯韦而后获聘为剑桥大学第一任卡文迪许物理教授(即实验室主任)。由于麦克斯韦的崇高地位和卡文迪许实验室的光辉历史,卡文迪许物理教授已成为如卢卡斯数学教授般备受尊敬且代代相传的荣誉头衔,至今已传至第九代。实验室的研究领域包括天体物理学、粒子物理学、固体物理学、生物物理学。卡文迪许实验室是近代科学史上第一个社会化和专业化的科学实验室,催生了大量足以影响人类进步的重要科学成果,包括发现电子、中子、发现原子核的结构、发现DNA的双螺旋结构等,为人类的科学发展作出了举足轻重的贡献。

卡文迪许实验室作为剑桥大学物理科学院的一个系,从1904年至1989年的85年间一共产生了29位诺贝尔奖得主,占剑桥大学诺奖总数的三分之一。若将其视为一所大学,则其获奖人数可列全球第20位,与斯坦福大学并列。其科研效率之惊人,成果之丰硕,举世无双。在鼎盛时期甚至获誉“全世界二分之一的物理学发现都来自卡文迪许实验室。”

【亨利·卡文迪许】

亨利·卡文迪许(Henry Cavendish,1731-1810),英国物理学家、化学家。他首次对氢气的性质进行了细致的研究,证明了水并非单质,预言了空气中稀有气体的存在。他首次发现了库伦定律和欧姆定律,后来被库仑和欧姆通过实验证明。他将电势概念广泛应用于电学,并精确测量了地球的密度,被认为是牛顿之后英国最伟大的科学家之一。

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卡文迪许扭秤实验示意图

卡文迪许沉默寡言,不善交际,说话显得犹豫和困难,而面对女士和陌生人会很羞涩而避免和他们说话。他非常喜欢独自沉思,甚至很少和自己的仆人见面,一般只会在桌子上留下字条说明自己晚餐要吃什么,常常是“一只羊腿”。卡文迪许终生未婚,唯一的社会活动就是参加皇家学会俱乐部的两周一次的会议。他对没有研究透彻的东西从不发表,所以尽管他一生只提交过不足20篇论文,却获得了皇家学会成员的一致尊重。由于其家庭地位和父母留给他的大量财产,使得他曾是伦敦银行的最大储户,但他心思专注在科学研究中,对于财产,他几十年都只让投资顾问买一种股票,不论涨跌。他的一名投资顾问希望建议他向另一股票投资,卡文迪许以平生罕见的大怒的告知对方:“不要拿这些事情来烦我,否则我就解雇你”。故法国科学家毕奥曾说“卡文迪许是有学问的人中最富有的,也很有可能是富有的人中最有学问的。”

1851年,由第一个发现色盲的化学家乔治-威尔逊撰写并出版了一部关于卡文迪许的传记,书中对卡文迪许生活中各个方面的仔细观察和描绘,被美国精神学院的Oliver Sachs引用为判定卡文迪许是一个阿斯伯格患者的有力证据。

【历任实验室主任】(卡文迪许物理学教授)

1871年-1879年:詹姆斯·麦克斯韦

1879年-1884年:约翰·斯特拉特,第三代瑞利男爵

1884年-1919年:约瑟夫·汤姆孙

1919年-1937年:欧内斯特·卢瑟福

1938年-1953年:威廉·劳伦斯·布拉格

1954年-1971年:内维尔·莫特

1971年-1982年:派帕德(A.Brian Pippard,1920- )

1983年-1995年:萨姆·爱德华(Sam Edwards)

1995年至今:里查德·弗伦德(Richard H.Friend,1953- )

【创建人麦克斯韦】

詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell,1831-1879),出生于苏格兰爱丁堡,英国物理学家、数学家。经典电动力学的创始人,统计物理学的奠基人之一。1847年进入爱丁堡大学学习数学和物理,毕业于剑桥大学。1873年出版的《论电和磁》,也被尊为继牛顿《自然哲学的数学原理》之后的一部最重要的物理学经典。麦克斯韦被普遍认为是对物理学最有影响力的物理学家之一。没有电磁学就没有现代电工学,也就不可能有现代文明。

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麦克斯韦方程

1871年,麦克斯韦受聘为剑桥大学新设立的卡文迪许试验物理学教授,负责筹建著名的卡文迪许实验室。1874年建成后担任这个实验室的第一任主任,直到1879年11月5日在剑桥逝世(年仅四十八岁)。在他的主持下,卡文迪许实验室开展了教学和多项科学研究,按照麦克斯韦的主张,在系统地讲授物理学的同时,还辅以表演实验。表演实验则要求结构简单,学生易于掌握。

【诺贝尔奖获得者及主要成就】

约翰·威廉·斯特拉特(John William Strutt,1842-1919)第三代瑞利男爵,英国皇家学会会员,第二任卡文迪许实验室主任。1896年,瑞利提出“双耳效应”理论,解释了人为什么能够分辨声音的方向。瑞利长期致力于气体密度的研究,他在研究中发现从液态空气中分馏出来的氮气,跟从亚硝酸铵分解得到的氮气,密度存在超过实验误差范围的差异。后来他遇到威廉·拉姆齐,两人决定合作查明这一问题的原因。1894年8月13日,瑞利与拉姆齐宣布他们发现一种新的气体元素氩。之后,在瑞利的协助下,拉姆齐又相继发现了几种新的惰性气体元素。瑞利提出的分子散射公式解释了“天空为什么是蓝的”,被称为瑞利散射定律。他还提出了瑞利准则。因“研究气体密度,并从中发现氩”,瑞利与斯特拉特分享1904年诺贝尔物理学奖。火星和月球上有环形山以瑞利的名字命名。小行星22740也被命名为“瑞利星”。

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瑞利散射示意图

约瑟夫·约翰·汤姆逊(Joseph John Thomson,1856年-1940年),英国物理学家。1884年,28岁的汤姆逊在瑞利的推荐下,担任了卡文迪许实验室物理学教授。他在研究稀薄气体放电的实验中,证明了电子的存在,测定了电子的荷质比,轰动了整个物理学界。汤姆逊提出了实心带电球原子模型——“原子西瓜模型”。1906年因发现电子荣获诺贝尔物理学奖(其子乔治·汤姆逊后来亦获物理学奖)。

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汤姆逊的“原子西瓜模型”

欧内斯特·卢瑟福(Ernest Rutherford,1871-1937),第四任卡文迪许实验室主任,新西兰著名物理学家,学术界公认他为继法拉第之后最伟大的实验物理学家。卢瑟福首先提出放射性半衰期的概念,证实放射性涉及从一个元素到另一个元素的嬗变。他又将放射性物质按照贯穿能力分类为α射线与β射线,并且证实前者就是氦离子。因为“对元素蜕变以及放射化学的研究”,他荣获1908年诺贝尔化学奖。第104号元素为纪念他而命名为“鑪”。卢瑟福生于新西兰,在新西兰的坎特伯雷学院学习,23岁时获得了三个学位(文学学士、文学硕士、理学学士),1895年毕业后获得英国剑桥大学的奖学金进入卡文迪许实验室,成为汤姆孙的研究生。1911年,卢瑟福根据α粒子散射实验现象提出原子核式结构模型,该实验被评为“物理最美实验”之一。1919年,卢瑟福做了用α粒子轰击氮核的实验,发现了质子。他通过α粒子为物质所散射的研究,无可辩驳的论证了原子的核模型,因而一举把原子结构的研究引上了正确的轨道,于是他被誉为原子物理学之父。由于电子轨道也就是原子结构的稳定性和经典电动力学的矛盾,才导致玻尔提出背离经典物理学的革命性的量子假设,成为量子力学的先驱。卢瑟福的实验室被后人称为“诺贝尔奖得主的幼儿园”。在他的助手和学生中,先后荣获诺贝尔奖的竟多达12人,包括波尔、威尔逊、查德威克、克拉夫特等。

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α粒子散射实验

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卢瑟福的“原子行星模型”

威廉·劳伦斯·布拉格(William Lawrence Bragg,1890-1971),第五任卡文迪许实验室主任,出生于南澳大利亚的阿德莱德,1908年以优等成绩获得阿德莱德大学数学学位。1909年随父去英国,考取了艾伦奖学金进入剑桥大学三一学院,师从J·J·汤姆逊。威廉·劳伦斯·布拉格和他的父亲威廉·亨利·布拉格通过对X射线谱的研究,提出晶体衍射理论,建立了布拉格公式,并改进了X射线分光计。父子二人共同获得1915年的诺贝尔物理学奖,威廉·劳伦斯·布拉格时年25岁,成为历史上最年轻的诺贝尔物理学奖获奖者。1937年卢瑟福去世后,布拉格接替他成为卡文迪许实验室的主任。布拉格上任后,放弃了实验室原本擅长的核物理,大力扶持固体物理学,鼓励发展生物物理学、天体物理学等边缘学科,为实验室开辟了新的研究方向。

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布拉格衍射

查尔斯·格洛弗·巴克拉(Charles Glover Barkla,1877-1944),第一项研究是关于电波沿导线传播的速度,但从 1902 年起,他开始进行 X 射线的研究并在这一领域作出了一系列重大发现。因发现X射线的散射现象,获得了1917年的诺贝尔物理学奖。

弗朗西斯·威廉·阿斯顿(Francis William Aston,1877-1945),英国化学家、物理学家,英国皇家学会会员,俄罗斯科学院荣誉院士。由于“借助自己发明的质谱仪发现了大量非放射性元素的同位素,以及阐明了整数法则”,他被授予1922年诺贝尔化学奖。阿斯顿鉴别出至少212种天然同位素。通过对大量同位素的研究,他阐述了“整数法则”,即:除了氢以外的所有元素,其原子质量都是氢原子质量的整数倍。并且,通过质谱分析,他解释了造成实际值与上述法则偏差的原因是同位素的存在。月球上有以其名字命名的“阿斯顿环形山”。

查尔斯·汤姆孙·威尔逊(Charles Thomson Rees Wilson,1869-1959),英国原子物理学和核子物理学先驱,生于苏格兰中洛锡安郡格伦科斯。先后就学于曼彻斯特和剑桥,1925年到1934年任剑桥自然哲学教授。他以研究大气电学而闻名,主要成就是发明云室,用以观察α粒子与电子的轨迹,从而进一步研究原子、粒子的相互作用。1927年他与康普顿一起分享诺贝尔物理学奖。

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云室内,电离辐射的移动轨迹(粗短线:α粒子,细长线:β粒子)

阿瑟·霍利·康普顿(Arthur Holly Compton,1892-1962),欧文·理查森的学生,美国物理学家。康普顿1913年取得伍斯特学院的学士学位,1914年和1916年分别取得普林斯顿大学的硕士和博士学位。毕业后,康普顿先后在明尼苏达大学短暂执教一年、到匹兹堡一家公司当工程师两年、到剑桥大学当研究员一年。1920年,他成为圣路易斯华盛顿大学的物理教授,1923年转到芝加哥大学。康普顿1918年开始研究X射线的散射。1922年,他发现X射线对自由电子发生散射时,光子的能量减少,而波长变大。这一发现被称为“康普顿效应”或“康普顿散射”,后来又被他的研究生吴有训进一步证实。由于这项成就,康普顿被授予1927年诺贝尔物理学奖。之后他的研究又转向宇宙射线的探讨。在全球数千不同位置度量果显示,宇宙射线的强度受到地球磁场强度的影响,也提供确证,宇宙射线含有带电粒子。1934年,康普顿担任美国物理学会会长。月球上的康普顿环形山的命名是为了纪念阿瑟·康普顿和他的兄长卡尔·康普顿,美国国家航空航天局把大型轨道天文台计划中的伽玛射线天文卫星命名为康普顿伽玛射线天文台。

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康普顿散射

欧文·理查森爵士,FRS(Sir Owen Willans Richardson,1879-1959),J.J.汤姆逊的学生,英国物理学家,皇家学会院士,热离子学的创始人。他在热离子学发射领域做出重大贡献,特别是发现了理查森定律 (Richardson's Law),即热电子发射定律,因而荣获 1928年的诺贝尔物理学奖。

詹姆斯·查德威克(James Chadwick,1891-1974),英国物理学家。曼彻斯特维多利亚大学毕业后,专攻放射性现象的研究。1923年,他因原子核带电量的测量和研究取得出色成果,被提升为剑桥大学卡文迪许实验室副主任,与主任卢瑟福共同从事粒子研究。1931年,约里奥·居里夫妇——居里夫人的女儿和女婿公布了他们关于石蜡在“铍射线”照射下产生大量质子的新发现。查德威克立刻意识到,这种射线很可能就是由中性粒子组成的,这种中性粒子就是解开原子核正电荷与它质量不相等之谜的钥匙!查德威克立刻着手研究约里奥·居里夫妇做过的实验,用云室测定这种粒子的质量,他称这种粒子为“中子”。他解决了理论物理学家在原子研究中遇到的难题,完成了原子物理研究上的一项突破性进展。后来,意大利物理学家费米用中子作“炮弹”轰击铀原子核,发现了核裂变和裂变中的链式反应,开创了人类利用原子能的新时代。查德威克因发现中子的杰出贡献,获得1935年诺贝尔物理学奖。居里夫人的女儿艾伦娜·居里和她的丈夫最终与中子失之交臂。

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约里奥·居里夫妇和查德威克发现中子实验

约里奥·居里夫妇认为这种中性粒子就是能量很大的γ光子,与诺贝尔奖失之交臂。

乔治·佩吉斯·汤姆森(George Paget Thomson,1892-1975),是英国的物理学家,约瑟夫·汤姆森的儿子。汤姆森从实验证明德布罗意的假定:物质的极细颗粒(电子,原子等)都具有波动-颗粒双重性。意义是非常重大的;它不仅可以扩大量子力学的应用范围。同时也结束了关于光的颗粒-波动双重性约三百年的辨论。美国科学家克林顿·戴维森用不同方法也研究这个问题,并得出同样的结果。而且几乎同时发表。因此,汤姆森和戴维森由于研究电子的衍射并证实了电子的波动性而共享1937年诺贝尔物理奖。

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物质波方程

爱德华·维克多·阿普尔顿(Edward Victor Appleton,1892-1965)是电离层研究的先驱。1924年,他利用变换频率的电磁波接收到来自电离层的回波,首次直接证实了电离层的存在,并发现了电离层的E层和F层。他的另一项开创性的工作是建立磁离子理论,并得出了电离层对无线电波的复折射指数公式(即阿普尔顿-哈特里公式)。这个公式正确地预言了电磁波在具有外磁场的电离气体中传播时的行为,这些研究对短波通信和雷达技术等实际应用都起了十分重要的作用。由于他在高层大气方面的研究,特别是电离层F层的发现,而获得1947年诺贝尔物理学奖。

帕特里克·梅纳德·斯图尔特·布莱克特(Patrick Maynard Stuart Blackett,1897-1974),英国物理学家和社会活动家,曾任英国皇家学会会长,由于改进威尔逊云室方法及在核物理和宇宙线领域的发现,获得1948年诺贝尔物理学奖。

约翰·道格拉斯·考克饶夫爵士(Sir John Douglas Cockcroft,1897-1967),英国物理学家,毕业于剑桥大学数学系,并成为卡文迪许实验室的欧内斯特·卢瑟福小组的成员。不久,开始对设计一台加速质子的装置发生了兴趣,他与沃尔顿一起建造了一台高压装置。他们利用这一装置加速质子来轰击锂原子核,并于1932年第一次以人工方式实现了原子核分裂。因为这一工作,科克罗夫特和沃尔顿分享了1951年诺贝尔物理学奖。

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原子核分裂示意图

欧内斯特·沃尔顿(Ernest Thomas Sinton Walton,1903-1995),英国物理学家,卡文迪许实验室的欧内斯特·卢瑟福小组的成员。他与考克饶夫一起建造了一台高压装置。他们利用这一装置加速质子来轰击锂原子核,并于1932年第一次以人工方式实现了原子核分裂。因为这一工作,科克罗夫特和沃尔顿分享了1951年诺贝尔物理学奖。沃尔顿是唯一已经获得诺贝尔科学奖的爱尔兰人。。

弗朗西斯·哈利·康普顿·克里克(Francis Harry Compton Crick,1916-2004),英国生物学家,物理学家,及神经科学家。克里克曾在伦敦大学学习物理,二战的爆发使他被迫中断攻读博士的学习。二战后,他对“生物与非生物的区别”产生了浓厚兴趣,在此后的几年里他花了大量的时间自学这些知识,完成了从物理学家到生物学家的转变,这是他的第一次学科领域转换。1953年克里克和沃森合作在顶级的《自然》杂志上发表了一篇名为“核酸的分子结构--DNA的一种可能结构”的论文。他们的论文被誉为是“生物学的一个标志,开创了新的时代”。在此基础上,克里克进一步分析了DNA在生命活动中的功能和定位,提出了著名的中心法则,由此奠定了整个分子遗传学的基础。克里克还和弗农·英格冉姆(Vernon-Ingram)一道,发现了遗传物质在决定蛋白质特性上的作用,因此被誉为“分子生物学之父”。由于沃森、克里克和威尔金斯在DNA分子研究方面的卓越贡献,1962年,他们三人分享了诺贝尔生理学或医学奖,获奖原因为“发现核酸的分子结构及其对生物中信息传递的重要性”。1976年,克里克来到加州圣迭戈的索尔克生物研究所,开始从事对脑和意识的研究,开始科学生涯的第二次领域大转换。

诺贝尔奖得主的幼儿园,世界著名实验室系列No.1卡文迪许实验

克里克所绘的DNA结构草图

詹姆斯·杜威·沃森(James Dewey Watson,~ ),美国生物学家,美国科学院院士,他生于于芝加哥,毕业于芝加哥大学,1951~1953年在英国剑桥大学卡文迪什实验室进修。1953年和克里克发现DNA双螺旋结构(包括中心法则),获得诺贝尔生理学或医学奖,被誉为“DNA之父”。DNA双螺旋结构发现是20世纪最为重大的科学发现之一,和相对论、量子力学一起被誉为20世纪最重要三大科学发现。继爱因斯坦发现相对论之后的又一划时代发现,标志着生物学研究进入了分子层次。作为现代生命科学和基因组科学的权威,在沃森等人的推动下,“生命登月”工程——人类基因组计划在过去10多年里成功得以实施,人类第一次拥有自己的基因图谱。当时年仅25岁的沃森则一鸣惊人,成为公众心中令人瞩目的科学英雄,为人类作出了巨大贡献。2012年沃森被美国《时代周刊》杂志评选为美国历史上最具影响力的20大人物之一。

马克斯·费迪南·佩鲁茨(Perutz,Max Ferdinand,1914-2002),奥地利裔英籍分子生物学家,蛋白质晶体学家。1936年从维也纳大学毕业之后,佩鲁茨为了躲避纳粹扩张造成的困境而前往英格兰,在卡文迪许实验室工作。1953年,佩鲁茨将重原子(金、汞)引入到蛋白质中,并用X射线来确定血红蛋白质的立体结构,这些实验为确定复杂分子结构做出了重要的贡献。1960年首先测定出血红蛋白分子的原子结构,证实它由约12000个原子组成。蛋白质精密结构的发现,对生物化学和分子生物学的兴起与发展起到了巨大的推动作用。由于在蛋白质晶体学方面的开创性成就,他和肯德鲁分享1962年诺贝尔化学奖。

约翰·肯德鲁爵士(Sir John Kendrew,1917-1997),英国生物化学家。二战后他回到剑桥大学并在马克斯·费迪南德·佩鲁茨的指导下开始攻读博士学位,他对研究蛋白质产生了极其浓厚的兴趣,并得到了使用X射线技术的宝贵经验。1949年获得博士学位后,他专注于研究肌红蛋白的结,成为第一位详细确定肌红蛋白原子结构的科学家。因此,佩鲁茨和肯德鲁一起分享了1962年的诺贝尔化学奖。

多萝西·克劳福特·霍奇金(Dorothy Crowfoot HodgkinOM,1910-1994),结婚前名为多罗西·玛丽·克劳福特(Dorothy Mary Crowfoot),英国女生物化学家,结构生物学的奠基人。1937年获得剑桥大学博士学位,并和托马斯·霍奇金先生结婚。1942年到1949年霍奇金夫人开始进行青霉素的结构分析。她的第一项主要成果是和查尔斯·布恩在1949年做出的,她发表了青霉素的三维结构。紧接着又发表了维生素B12(1956年)的结构和胰岛素的结构(1969年)。由于在维生素B12方面的工作,她获得了1964年诺贝尔化学奖,她是63年来化学领域第3位女性获奖者。她的研究促进了青霉素的大规模生产以及后来DNA结构的发现。

布赖恩·戴维·约瑟夫森(Brian David Josephson)英国物理学家。1940年在英国威尔士加的夫出生,1964年获剑桥大学物理博士学位。后移居美国,在依利诺大学当研究助教授。1967年返回英国剑桥大学,在卡文迪许实验室任研究助理主任。电子能通过两块超导体之间薄绝缘层的量子隧道效应(约瑟夫森效应)。1962年由约瑟夫森首先在理论上预言,在不到一年的时间内,P.W.安德森和J.M.罗厄耳等人从实验上证实了约瑟夫森的预言。因他对穿过隧道壁垒的超导电流所作的理论预言而获得1973年诺贝尔物理学奖(一半奖金,另一半奖金由美国3位科学家分享)。约瑟夫森效应的物理内容很快得到充实和完善,应用也快速发展,逐渐形成一门新兴学科——超导电子学。

马丁·赖尔(Martin Ryle,1918-1984年),英国天文学家。1939年毕业于牛津大学,1945年到剑桥大学卡文迪什实验室工作。1957年兼任马拉德射电天文台台长,1959年任剑桥大学射电天文学教授,1952年当选为英国皇家学会会员,1972年被任为皇家天文学家。1963年研制成功两天线最大变距为1.6千米的综合孔径射电望远镜,综合孔径射电望远镜的诞生开创了射电天文学的新纪元。因这一重大贡献,他荣获1974年诺贝尔物理学奖。

安东尼·休伊什(Antony Hewish),1924年出生于康沃尔郡,英国物理学家,英国皇家学会会员。1967年他用英国工业与科学研究部批准的1.7万英磅建成了一台高分辨射电望远镜。剑桥研究小组利用这台望远镜对1000个以上的射电银河系进行了探测。休伊什和他的女研究生乔丝琳·贝尔-伯内尔,在剑桥大学穆拉德射电天文台通过射电望远镜研究行星际闪烁过程中,发现有来自确定方向的周期极稳定和短暂的射电脉冲源,后经系统观测,定为第一颗脉冲星----CP1919。休伊什因发现脉冲星获和马丁·赖尔分享1974年诺贝尔物理学奖金。但他的女研究生乔丝琳·贝尔-伯内尔却被拒在诺贝尔的殿堂之外。许多天文学家对此表示了愤怒。脉冲星的发现进一步推动了中子星一类的晚期恒星演化的研究,并为研究高能天体物理学开辟了一条新的途径。脉冲星的发现现可与类星体和微波背景辐射的发现并列,是近代天文学的三大发现之一。

诺贝尔奖得主的幼儿园,世界著名实验室系列No.1卡文迪许实验

乔丝琳·贝尔-伯内尔发现第一颗脉冲星

内维尔·弗朗西斯·莫特(Nevill Francis Mott,1905-1996),英国物理学家。1929年莫特在曼彻斯特和布拉格一起,后在卢瑟福实验室做碰撞理论和核的问题。1933年,他转到研究金属和半导体的性质。1954年莫特成为卡文迪许的物理教授。1965年莫特开始研究获诺贝尔奖的工作。因为贡献“磁和无序系统,特别是非晶半导体的电子结构”的理论和美国物理学家菲利普·沃伦·安德森及范弗利克三人共同获得1977年诺贝尔物理奖。

菲利普·沃伦·安德森(Philip Warren Anderson),美国物理学家。1923年出生于印第安纳波利斯。1949年到1984年,安德森任职于新泽西的贝尔实验室,广泛地研究了凝态物理的许多问题,他还建议粒子物理学家寻找产生粒子质量的机制(后来所谓的希格斯机制);发展了超导体BCS理论中的计算方法。1967年到1975年,安德森在剑桥大学担任理论物理学的教授。 1977年,由于“对磁性和无序体系电子结构的基础性理论研究”他与内维尔·莫特、约翰·凡扶累克一同获得了诺贝尔物理学奖。这个研究为电子元件开关与记忆的技术提供了理论基础,对于后来电脑发展有重要贡献。2006年何塞·索勒的一份分析统计比较了论文参考文献与引用数,指出安德森是世界上最有“创造力”的物理学家。

彼得·卡皮查(1894-1984),苏联著名物理学家,英国皇家学会会员,苏联科学院院士。1921年前往英国剑桥大学,在欧内斯特·卢瑟福领导的卡文迪许实验室工作,在那里进行强磁场方面的研究。1928年,卡皮查在强磁场中发现一系列金属电阻与磁场强度之间的线性关系,被称为卡皮查定律。1930年,卡皮查成为专门研究强磁场的蒙德实验室的第一任主任。1938年,卡皮查和约翰·艾伦等人发现了液态氦Ⅱ在低温下的超流体。卡皮查因低温物理学和核物理学方面的研究成果,1978年与美国工程师阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊共同获得诺贝尔物理学奖。

阿兰·麦克莱德·科马克(Allan MacLeod Cormack,1924-199)是一位出生于南非约翰尼斯堡(苏格兰裔)的美国物理学家。在开普敦大学完成了本科和硕士之后,他作为研究生去了剑桥的圣约翰学院,在卡文迪什实验室跟随OttoFrisch教授研究He6的相关问题。1950年他带着新娘回到了开普敦,但这里没有回旋加速器,因此他也不能进一步研究He6。1957年去美国,在哈佛大学当了多年的研究员之后,成为图菲斯大学的物理学副教授。于1966年入美国籍。在开普顿G·舒尔医院放射科作兼职物理学家时,首先引起科马克兴趣的是软组织或不同密度的组织层的x射线成像问题。在对这个问题进行研究之后,70年代初,他就已经建立起计算机化扫描的数学和物理学基础。由于发展计算机化轴向层析x射线摄影法(CAT)这一新型诊断技术而和G·豪斯菲尔德共同获得1979年诺贝尔生理学及医学奖金。

亚伦·克拉格(Aaron Klug),英国化学家和生物物理学家。1926年出生于立陶宛的,1962年进入英国剑桥医药研究委员会所属的分子试验室工作,1978年任该委员会结构研究部主任。因用晶体学电子显微镜技术在病毒以及其他由核酸与蛋白质构成的粒子的结构分析方面都做出了卓越的贡献,获得1982年诺贝尔化学奖。

诺曼·拉姆齐(Norman F. Ramsey,1915-2011),美国物理学家。1989年,由于其研发超精密铯原子钟和氢微波激射器而获得诺贝尔物理学奖。他的研究为核磁共振技术(MRI)的研发奠定了基础。

【诺贝尔奖得主的幼儿园】

卢瑟福的实验室被后人称为“诺贝尔奖得主的幼儿园”。他的头像出现在新西兰货币的最大面值——100元上面,作为国家对他最崇高的敬意和纪念。当人们评论卢瑟福的成就时,总要提到他“桃李满天下”。在卢瑟福的悉心培养下,他的学生和助手有多人获得了诺贝尔奖。有人说,如果世界上设立培养人才的诺贝尔奖金的话,那么卢瑟福是第一号候选人。

1921年,卢瑟福的助手索迪获诺贝尔化学奖;

1922年,卢瑟福的学生阿斯顿获诺贝尔化学奖;

1922年,卢瑟福的学生玻尔获诺贝尔物理奖;

1927年,卢瑟福的助手威尔逊获诺贝尔物理奖;

1935年,卢瑟福的学生查德威克获诺贝尔物理奖;

1948年,卢瑟福的助手布莱克特获诺贝尔物理奖;

1951年,卢瑟福的学生科克拉夫特和沃尔顿,共同获得诺贝尔物理奖;

1978年,卢瑟福的学生卡皮茨获诺贝尔物理奖。

世界著名实验室系列No.2,你能猜到吗?