图:摄影者不详,约 1946–1947 年摄于巴黎;Fotobaby 翻拍(CC BY-SA 4.0,维基共享资源),与钱三强合影裁切
何泽慧
He Zehui (Ho Zah-Wei)1914–2011 · 生于中国江苏苏州 · 中国
为了抗日去柏林学弹道学;在海德堡的云室里拍到正电子与电子的弹性碰撞;在巴黎与钱三强等人发现铀核三分裂,四分裂的短讯由她署名第一;回国后做出中国自己的核乳胶
1945 年 9 月,英国布里斯托尔开了一次宇宙线会议。会上放了一张来自海德堡的云室照片:一条正电子径迹在气体里撞上一个电子,分成两条。拍下它的人是一位 31 岁的中国女子,何泽慧。
她是为了打日本才去德国的。九年前她从清华物理系毕业,拿着山西省的资助到柏林,选了一个没人想得到的专业——实验弹道学。
振华女中与清华
何泽慧 1914 年生于苏州,籍贯山西灵石,在苏州振华女中读书。1932 年她同时考取浙江大学和清华大学,选了清华物理系。据清华物理系的系史材料,那一届物理系招了 23 人,女生 5 人;系主任叶企孙并不主张女生学物理,入学后要经他亲自「过关」,何泽慧和几位女同学据理力争才留了下来。1936 年毕业时,她是同届三名女生之一,毕业论文成绩第一。同班还有钱三强。
柏林的弹道学
1936 年她到柏林高等工业大学技术物理系读博士。出于抗日的念头,她选了实验弹道学,1940 年以《一种新的精确简便测量子弹飞行速度的方法》获得工程博士学位。
这时欧战已经打起来,回国的路断了。她先到西门子公司的弱电流实验室研究磁性材料,1943 年转到海德堡,进入威廉皇帝医学研究所的物理部,跟博特做原子核物理。
云室里的一次碰撞
在海德堡,她与 Heinz Maier-Leibnitz 一起用云室研究正电子。一个快速正电子撞上一个静止电子,两者质量相同,散开的两条径迹满足
低速时 ,两条径迹成直角;速度越高,夹角越小。按照这个关系量一量分叉的角度,就能认出云室里哪些分叉是正电子撞上了电子。
据 CERN Courier 2011 年的纪念文章,她从 2774 条正电子径迹里找到了 178 次弹性碰撞。1945 年 9 月布里斯托尔会议上展示的是第一张照片;1946 年 4 月 5 日,这项工作由 R. W. Pohl 在哥廷根代为宣读,4 月 15 日由约里奥在巴黎宣读;7 月的剑桥会议上,由钱三强报告。8 月,她的短文《正电子的单次散射与湮灭》刊于《物理评论》。
巴黎:三分裂与四分裂
1946 年春天,她从德国到巴黎,与钱三强结婚,在约里奥-居里夫妇的居里实验室和法兰西公学院原子核化学实验室工作。
那年 7 月钱三强从剑桥回来,怀疑铀核偶尔会一次裂成三块,和两位法国年轻研究者 R. Chastel、L. Vigneron 开始在铀乳胶里找「三叉」径迹,何泽慧随后加入。1946 年底,《科学院通报》先后刊出两则短讯,一则报告三分裂,一则报告四分裂——四分裂那一则的第一作者是她。据 CERN Courier 的文章与清华的系史材料,世界上第一例四分裂径迹是她在 11 月找到的。
1947 年,四人在法国《物理与镭学杂志》发表长文:第三碎片多数很轻,质量最可几约为 5;三分裂的频率约为二分裂的千分之三;四分裂只有两例,频率约万分之二,误差很大。第三碎片究竟是一块真正的裂变碎片,还是裂变之后再放出的 α 粒子,当时英美几个组各有看法,详见钱三强一页。
回国,做乳胶
1948 年夏天,她与钱三强带着半岁的女儿回国,参加北平研究院原子学研究所的组建,新中国成立后转入中国科学院近代物理研究所。
为了有自己的核实验手段,她选了一个很「土」的题目:自己做原子核乳胶。在简陋的条件下做了几年,1956 年她领导的小组做成了对质子、α 粒子与裂变碎片灵敏的核-2 和核-3 乳胶,据清华系史材料,灵敏度等主要性能与英国伊尔福 C2 相当——十年前她在巴黎发现四分裂,用的正是伊尔福的乳胶。
为原子弹和氢弹量数据
1958 年反应堆和回旋加速器建成后,她任原子能研究所中子物理研究室主任,此后主持了一系列裂变与中子物理测量。据清华系史材料:
- 国外文献里铀 235 的热中子裂变截面数值互相矛盾,1962 年她提出用自制的载铀乳胶和载硼乳胶来测,所得结果与后来的国际推荐值一致;
- 1963 年前后,她建议成立中子标准组,建立中国自己的中子源强度与中子通量标准;
- 1965 年,她任突击队总指挥,不到半年测完氘与锂 6 的核反应数据,澄清了国外数据的分歧,供氢弹方案选择。
干校,高能所,高山乳胶室
「文化大革命」中,她被当作「反动学术权威」审查批判,1969 年冬下放到陕西合阳的五七干校参加农业劳动。1973 年中国科学院高能物理研究所成立,她任副所长,把宇宙线研究引向超高能物理与高能天体物理:在她的倡导下,高能所在西藏甘巴拉山海拔 5500 米处建成高山乳胶室,又从无到有发展了高空科学气球和空间硬 X 射线探测技术。
1980 年她当选中国科学院学部委员。据清华系史材料,到了耄耋之年她仍坚持全天上班。2011 年 6 月 20 日,何泽慧在北京逝世,享年 97 岁。
代表方程
等质量粒子弹性碰撞的开角
一个粒子撞上一个静止的同质量粒子,两者散开的角度满足这个关系, 是入射粒子的洛伦兹因子。低速时 ,右边是 1,两条径迹恰好成直角——台球就是这样;速度越高,夹角越小于 90°。云室里一条正电子径迹分叉成两条,量这个角就能判断是不是撞上了一个电子
正负电子湮灭
正电子慢下来之后与电子相遇,两者一起消失,变成两个光子。她 1946 年在《物理评论》的短文,标题就是正电子的「单次散射与湮灭」——云室里正电子的径迹要么被一个电子弹开,要么走到尽头消失
铀核四分裂
1946 年底她在乳胶里找到的那一类事例:一个铀核裂成四块带电碎片。1947 年的长文只记录了两例,估计频率约为二分裂的万分之二,并说这个数误差很大
出处
正文所据的原始文献与可靠二手材料。带链接的可直接查看原文。
- 1.Zah-Wei Ho《Single Scattering and Annihilation of Positrons》,Physical Review 70, 224–225(1946)
- 2.Ho Zah-Wei、Tsien San-Tsiang、L. Vigneron、R. Chastel,四分裂短讯,Comptes rendus de l'Académie des sciences 223, 1119(1946)——转引自下一条的参考文献 [16]
- 3.Tsien San-Tsiang、Ho Zah-Wei、R. Chastel、L. Vigneron《Nouveaux modes de fission de l'uranium. Tripartition et quadripartition》,Journal de Physique et le Radium 8, 165–178(1947)
- 4.同上(续篇),Journal de Physique et le Radium 8, 200–211(1947)
- 5.Tsien San-Tsiang、Ho Zah-Wei、L. Vigneron、R. Chastel《Ternary and Quaternary Fission of Uranium Nuclei》,Nature 159, 773–774(1947)
- 6.Ho Zah-Wei、Lou Tsu-Ying、Sun Han-Tcheng《On the Process of the Preparation of Nuclear Emulsions N-2 and N-3》,《物理学报》15 卷 131 页(1959)
- 7.Maria Fidecaro、Christine Sutton《Zehui He:following a different road》,CERN Courier,2011 年 11 月 23 日
- 8.清华大学物理系《何泽慧生平》(系史纪念材料,PDF)