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圣诞节?苦命的科研工作者还在实验室加班呢!

(文/小斑)某年的圣诞夜,我一个人在赶实验(只有这个时间才不会跟别人抢仪器),实验室其他人就在外面放着音乐开圣诞舞会。在孤独寂寥下,我翻检了几位跟圣诞节有关的科研前辈的事迹来激励自己。

 

以实验证明宇称不守恒的吴健雄博士


吴健雄博士

大家都知道杨振宁和李政道因提出宇称不守恒的理论而拿到1957年的物理诺贝尔奖,但以实验证明宇称不守恒的吴健雄女士则没有获得这一殊荣,令许多科学家惋惜不已。毕竟没有缜密的实验证实,推算再合理的理论也无法成立。在1956年之前,科学家已发现θ和τ两种介子的自旋,质量,电荷完全相同,一度以为是同一种粒子,然而θ衰变时产生两个π介子,τ衰变时产生3个π介子,奇数个π介子的总宇称是负的,而偶数个π介子的总宇称ê是正的,若要符合当时物理界对于宇称守恒的共识,看起来又似乎不是同一种粒子。

1956年6月李政道与杨振宁在美国《物理评论》上共同发表《弱相互作用中的宇称守恒质疑》的论文,认为基本粒子弱相互作用内存在“不守恒”,θ和τ是两种完全相同的粒子,并且说服了同在哥伦比亚大学的实验物理学家吴健雄设计钴60的实验证明。为此,吴健雄取消了与其先生袁家骝回中国一趟的计划,并两地奔波,在纽约的哥伦比亚大学教书、在华盛顿特区的美国国家标准局做实验(需要用到极低温设备)。

圣诞夜那晚,机场因为大雪而停飞,吴健雄女士赶最后一班火车回纽约度圣诞夜,在火车站打了一通电话给李政道先生,告诉他初步的研究结果显示,宇称不守恒的参数蛮大的,代表其理论极有可能是对的。其团队后来反复设计实验确认每个细节及重复性,终于在1月9号凌晨举杯庆祝,其实验结果在1957年1月15日登于《The Physical Review》。

2009年的诺贝尔生理医学奖得主之一卡罗尔▪格雷德(Carol Greider)


Carol Greider

当时他还是苦命的研究生,在老师伊丽莎白▪布莱克本(Elizabeth Blackburn)的研究室里想要找出一种特定的酵素,能够在染色体尾端加上端粒,就像要复制DNA要有DNA复制酶在旧有的DNA模版上合成上新一段的DNA。那端粒到底为什么值得他圣诞节还待在实验室呢?因为DNA复制的时候,前面都要有一段RNA引子,复制完之后会脱落,但是尾端总是会有一段没办法复制到。如果是这样的话,染色体每复制一次就会越来越短,怎么有办法可以细胞分裂这么多次?1982年的时候,布莱克本和杰克▪佐斯塔克(Jack Szostak),发现染色体末端具有特殊序列的端粒(telomeres),能够保护染色体避免被降解。卡罗尔就是要把这个研究继续做下去,就像找到DNA了还得要再找到DNA复制酶。

四膜虫

1984年圣诞节那天,他在四膜虫细胞萃取液中第一次分析到他一直寻找的酵素活性,可以把TTGGGG这6个碱基重复地加到DNA序列后面成为端粒。(四膜虫是他老师布莱克本发现重复性端粒序列时研究的单细胞真核生物)不过实验要做到论文登上期刊,当然不可能就只有在圣诞节收到圣诞老公公送的圣诞礼物,尖叫一下表示兴奋这么简单。其论文在1985年12月登上《细胞》期刊。

第一届诺贝尔物理奖得主——伦琴

伦琴

第一届诺贝尔物理奖在1901年颁给了发现X光的德国科学家伦琴(Wilhelm Conrad Röntgen)。他在1895年11月8号的晚上,待在他的实验室里研究当红的阴极射线管。阴极射线是由电子流构成的,而电子流是放在一个几乎是真空的玻璃馆两端的电极,由高电压产生的。伦琴使用的是改良版的,末端加上铝窗,还整个用黑纸包起来,中间也隔了纸屏避免阴极射线逸出。实验中,伦琴突然眼角抽动,发现房间中涂有铂氰酸钡BaPt(CN)4的纸屏正在发出荧光,而那距离绝对不是电子流可以飞奔而去能量还够强可以打出荧光的距离。他在黑暗中封住整个仪器,确定光线不会露出来。他猜测这是个新的隐形的射线,姑且称之为「X光」(X在西文中常作为未知代号),接下来几个礼拜全窝在实验室里,试了不同的阴极射线管、不同材质挡在中间,确认是某种看不到的射线使版子发出荧光。于是他用他的圣诞假期,拼命写了十页的论文,在12月28日在维尔茨堡物理-医学学会(Würzburg Physical-Medical Society)期刊上,宣布发现了一种新的射线。(所以显然期刊编辑也没有去度假!)

看完这里有没有人跟我一样觉得很奇怪,为什么他的实验室里好死不死有一块,涂有会发荧光的铂氰酸钡的纸屏?有此一说,他本来就要拿那块能发荧光的纸屏,靠近测试阴极射线,结果还没拿近测试,就发现隔着远距离就有荧光了。也有人说他当时就已经在找有没有可能有其他射线。

附带一提,1968年时阿波罗八号上的航天员,是有史以来第一次在月球轨道上度过圣诞夜的人类,并且同步对全球转播。(不算嫦娥的话;不过,那时候的嫦娥应该是不过圣诞节的)

或许有正在加入的科研工作者听到这里,说哪有这么刚好在圣诞节发现重大成果。确实,我也才找出这几个。毕竟又不是只要在圣诞节作实验,圣诞老公公就会帮你。

像我那天圣诞夜的实验最后大失败,心中的凄楚可想而知。不过一想到应该有千千万万的苦命研究生,心中释怀不少,毕竟科学是不会过圣诞节的啊!

P.S. 圣诞节对中国人来说还好,我大概就不能忍受除夕夜还在实验室了(诺贝尔奖等级的实验除外?)

原文发表于PanSci,转载时文字部分有修改。

参考数据:

  1. 维基百科-宇称不守恒
  2. American Physical Society-This Month in physical history
  3. Scientific American-guest blog- Channeling Ada Lovelace: Chien-Shiung Wu, Courageous Hero of Physicser
  4. 2009年诺贝尔物理奖新闻稿:《科学发展月刊》, 2010年9月 453期: 2009年诺贝尔生理医学奖—端粒酶的发现
  5. 1901年诺贝尔物理奖新闻稿
  6. 英国物理学会On this day
  7. Wilhelm Conrad Röntgen and the Early History of the Roentgen Rays,作者:Otto Glasse
The End

发布于2013-12-25, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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