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朱洪元


[公元1917年-1992年,中国科学院院士]

   朱洪元(1917年2月8日—1992年11月4日),出生于江苏宜兴。理论物理学家。1980年当选为中国科学院学部委员(院士)。1951年加入九三学社。
  朱洪元出生于江苏宜兴县和桥镇,父母都是德国汉诺威大学的毕业生,都被授予特许工程师学位。父母亲的勤奋刻苦、好学,对幼年的朱洪元有深远影响。
  朱洪元1921年入和桥镇上小学,1927年入鼓城中学,1928年冬转入苏州东吴大学附属中学,1930年转入杭州高级中学。1933年入上海同济大学德文补习班,1934年入同济工学院机械工程系,1939年毕业。毕业后,先后任第50兵工厂技术员、同济大学助教、昆明无线电厂技术员等职。
  朱洪元1944年在昆明考取英国文化协会的机械工程留英资助,1945年留学英国曼彻斯特大学,入物理系。曼彻斯特大学物理系有着光荣的历史,E卢瑟福(Rutherford)和N玻尔(Bohr)曾在这里完成他们划时代的工作。这时的系主任是P布莱克特(Blackett)教授,他在原子核物理、宇宙线、射电天文学、古磁学、物理学等学科在国防中的应用等多方面有杰出的贡献,并获得诺贝尔奖。朱洪元在布莱克特教授的指导下,对同步辐射及基本粒子进行研究,于1948年获曼彻斯特大学哲学博士学位。同年起,留校任物理系帝国化学工业科学基金会研究员,为期三年。
  在朱洪元刚入曼彻斯特大学物理系时,布莱克特教授提出一个想法:宇宙线中的高能电子在进入地球大气层前,由于地球磁场的影响,已经放出辐射,在经过地球大气层后,是否会在地球表面上产生一个特大范围的光电簇射。朱洪元经过详细的推导及周密的考虑,得到这种后来被称作同步辐射的能谱、角分布和极化的表达式,指出由于辐射集中在沿电子瞬时速度十分小的一个角度范围中,实际上是不会产生特大范围的光电簇射的。朱洪元的结果于1947年写成论文《论在磁场中的快速荷电粒子放出的辐射》在英国发表。相同的结果由美国人J许温格(Schwinger)在研究加速器中的电子辐射的性质得到,于1949年在美国发表。他们的工作结果至今仍被引用,是同步辐射应用的基础文献。
  布莱克特在曼彻斯特大学物理系还领导了一个十分活跃的宇宙线小组。就在1947年,G罗彻斯特(Rochester)和C巴特勒(Butler)在该系的地下室的云雾室中,发现了一些难以解释的粒子的径迹。对此,朱洪元作了估计,最先指出衰变前这些粒子质量的下限为电子质量的900倍。这些粒子,后来被称为奇异粒子。
  1950年朝鲜战争爆发,得悉美军在仁川登陆后,朱洪元于10月离英回国。1950—1957年,朱洪元任中国科学院近代物理研究所研究员,1957—1973年,任中国科学院原子能研究所理论研究室主任,其中在1959—1961年,参加苏联杜布纳联合核子研究所工作,任高级研究员,并被选为1959—1965年该所学者会议成员。1973年起,他先后任中国科学院高能物理研究所研究员、理论物理研究室主任(1973—1981)、副所长(1973—1984)、科学技术委员会主任(1981—1987)等职。在这期间,他继续从事粒子物理和核物理方面的研究,发表了由于中子跃迁而产生的电多极辐射内转换论文。
  1958年,朱洪元从来访的苏联物理学家И塔姆(Тамм)处得知刚被提出的普适弱相互作用中的V—A理论,便立即领导其小组进行研究,讨论了介子和超子的衰变过程,并探讨了μ-介子在质子上的辐射俘获过程,发现一个严格的选择定则,即当始态的μ-介子和质子组成自旋为零的S态时,μ-的辐射俘获不会发生,只有当强作用的重正化效应存在时,才会发生μ-的辐射俘获。朱洪元后来进一步阐明其原因:在此过程中,V—A理论经变换后起作用的是标量及赝标量,它们禁戒了辐射俘获过程在自旋为零的S态中发生。
  1959—1961年,朱洪元在苏联杜布纳核子研究所期间,利用色散关系对π介子之间及π介子与核子之间的低能强相互作用进行了深入的研究,并与其合作者发现当时流行的角动量分波展开引入了很大的误差,指出由此方法导得的方程含有不应有的奇异性质,从而否定了这个1959年国际高能物理会议上提出的流行一时的方案,并推导出不含发散积分的π—π及π—N低能散射方程。
  1961年自苏联回国后,朱洪元从事包括光子、电子、中子和原子核在内的高温、高密度系统的输运过程、反应过程和流体力学过程方面的研究,取得多项重要成果,是中国在此领域研究的开端。
  为了开拓强子结构的现象性理论研究,1965年,朱洪元首先将强子内部运动波函数及在动力学过程中强子内部运动波函数由于质心运动而引起的相对论性变换,以及相应于不同终态强子的波函数的重叠积分概念引入粒子物理的对称性研究中,并与胡宁共同领导一些学者与国际上同时提出并系统研究了“层子模型”理论,开辟了强子内部结构理论研究的新领域,建立了强子结构及强子过程的“层子模型”,突破了通常对称性理论中局限于静态力学量的研究。通过强子内部结构波函数及波函数的重叠积分,对一系列强子的电磁性质、电磁过程和弱作用过程作出统一的解释。“层子模型”理论的主要思想,发表在一篇《强相互作用粒子结构的相对论模型》的论文中,在1966年于北京举行的亚洲及太平洋地区科学会议上,以及其后在国际高能物理学界中,“层子模型”理论受到高度的评价。诺贝尔物理学奖获得者S温伯格(Weinberg)在他的著作《最初三分钟——宇宙起源的一种新的看法》中写道:“北京一小组理论物理学家长期以来坚持一种类型的夸克理论,但称之为‘层子’而不称之为夸克,因为这些粒子代表比普通强子更深一个层次的现实。”另一位诺贝尔物理学奖获得者S格拉肖(Glashow)在一个国际会议的报告上说:“夸克和轻子两者是否由一组共同的基本组元组成,许多中国物理学家创导这样一种观点。我想建议,将这种假设中的一切物理的组元称为‘毛子’,以表达对已故的毛主席的尊敬,他坚持自然界的内在统一。”由于“文革”,1966年的这一科学会议的论文集未能出版,直到1980年关于“层子模型”的综述性论文才得以发表。1982年,“层子模型”理论获国家自然科学奖二等奖。
  朱洪元为在中国建立高能物理实验基地做出了重要贡献。在推进中国物理研究事业、北京正负电子对撞机的建造决策、方案制定以及北京谱仪上物理目标的选定过程中,做了大量工作,发挥了重要作用。1972年底,中国科学院原子能研究所张文裕、朱洪元等18位科学家写信给周恩来总理,建议抓紧基础科学研究,建造中国的高能物理实验基地,此建议得到周总理的肯定及支持。1973年张文裕、朱洪元等率团考察美国各地的高能物理研究中心及瑞士的西欧核子研究中心(CERN),其后逐渐形成建造高能加速器的方案,最后在1983年,改定为北京正负电子对撞机方案。在这一方案的论证和制定的过程中,凝聚着朱洪元的智慧和辛劳。
  朱洪元为培养我国的理论物理人才做出了很大贡献。自1950年回国后,他即为建立中国的原子核理论及基本粒子理论队伍进行调研和培养人才。1957年,他在北京大学讲授“量子场论”,次年,在青岛的“量子场论讲习班”上,为从全国各地前来的青年讲授“量子场论”,其专著《量子场论》一书成为我国几代粒子物理学者的教科书及参考书。
  朱洪元不但在高能物理的理论研究上做出了重要的贡献,还在高能物理研究的发展中做了大量的组织、领导工作。对于高能物理实验,从高山宇宙线的结果到北京正负电子对撞机上可能进行的实验的分析,他都发表了具有真知灼见的见解。在钱三强及朱洪元建议下,于1977年创办了《高能物理及核物理》学术期刊,他担任第一任主编。该期刊至今仍是反映我国在这两个学科领域中的科研成就及交流各地的研究进展的主要刊物。
  朱洪元对所研究的问题的详尽周密的考虑与严谨的治学作风、丰富的学科知识与准确的科学判断,对他的助手及学生有很大的影响。他在北京大学、原子能研究所、高能物理研究所、中国科学技术大学研究生院以及各处的讲习班上所培养的青年学者及研究生中,有许多人后来成为各高等院校教学与科研的中坚和我国科技发展的不同方面的学科带头人。
  来源:九三学社中央宣传部

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