李政道先生應邀于2007年8月訪(fǎng)問(wèn)了歐洲核子中心， 并作了題目為《電－弱相互作用中的對稱(chēng)和不對稱(chēng)（宇稱(chēng)不守恒發(fā)現50周年）》的報告。本文是對李先生的訪(fǎng)問(wèn)進(jìn)行的報道，原文發(fā)表在《歐洲核子中心快報》 2007年第10期上，作者Christine Sutton是該快報的編輯。這篇報道真實(shí)地描述了李政道先生對粒子物理光輝前景的信心，及對歐洲核子中心即將運行的LHC（大型強子對撞機——目前世界 上最大的高能粒子加速器）將得到的結果的熱情期望。
李政道在CERN 的演講會(huì )上，熱情贊譽(yù)這50 年來(lái)粒子物理所取得的巨大進(jìn)展。
1965 年，在獲得諾貝爾獎8 年后，李政道在CERN 的一次中微子會(huì )議上演講弱相互作用問(wèn)題。
李政道在A(yíng)TLAS 合作組發(fā)言人Peter Jenni的陪同下，參觀(guān)地下隧道內的實(shí)驗裝置。
在獲得諾貝爾獎50周年的今天，李政道先生最近訪(fǎng)問(wèn)了西歐核子中心（CERN）。李政道認為，粒子物理的現狀仍然是非常樂(lè )觀(guān)的，這個(gè)觀(guān)點(diǎn)不容置疑。
1957年12月10日，兩位年輕的旅美中國學(xué)者抵達斯德哥爾摩領(lǐng)取諾貝爾物理學(xué)獎—— 這是中國人第一次獲得諾貝爾獎。因為在1956年夏天做的工作，李政道和楊振寧獲得了這個(gè)世界上最著(zhù)名的科學(xué)獎項。他們提出弱相互作用對宇稱(chēng)，即對所有空 間方向的反轉，是不對稱(chēng)的。授予他們諾貝爾獎使當時(shí)物理學(xué)界持續一年多的由于τ-θ之謎而引起的動(dòng)蕩，隨著(zhù)核子β衰變實(shí)驗得到最恰當的終結。在這實(shí)驗中， 吳健雄和她的同事證明李和楊是正確的：在弱相互作用中自然界破壞了宇稱(chēng)對稱(chēng)性。
半個(gè)世紀過(guò)去了，李政道仍然關(guān)注著(zhù)、探索著(zhù)物質(zhì)最基本的構造。他重點(diǎn)關(guān)注的是基本粒子的 對稱(chēng)性，盡管在過(guò)去的歲月中許多方面已經(jīng)改變。他指出，我們關(guān)于物質(zhì)是由什么構成的概念與50年前相比已相當的不同了。今天，我們知道，所有一切物質(zhì)都是 由12種粒子組成，即6種夸克和6種輕子。這里的所有一切物質(zhì)——不包括暗物質(zhì)，不包括暗能量，但是包括所有我們這樣的物質(zhì)——每顆星星，我們的銀河系， 宇宙中所有的星系都是由這12種粒子構成的。
這12種粒子，可以分成4個(gè)家族，每個(gè)家族包含3種具有相同電荷的粒子。這構成了當前粒 子物理標準模型的基礎。這些都是我們的學(xué)生首先要學(xué)的課題?？墒?，在1957年，物理學(xué)家只清楚它們中兩種粒子的知識——電子和μ子，兩者都是帶電輕子。 夸克是后來(lái)才知道的，而50年前與核β衰變相關(guān)聯(lián)的中微子事實(shí)上是現在了解的3種不同中微子的一種混合態(tài)。50年來(lái)，這個(gè)領(lǐng)域碩果累累，共發(fā)現了6種夸 克，第三種帶電輕子（?子子）和3種中微子。李政道強調：“50年前，我們只知道中微子的一種形態(tài)，但是我們不知道這一種形態(tài)事實(shí)上是現在知道的3種中微 子組合的一個(gè)相干混合態(tài)。”現在，李政道的主要興趣集中在研究輕子和夸克的混合現象。這種混合分別由2個(gè)3×3矩陣描述。李政道稱(chēng)這2個(gè)矩陣是粒子物理的 重要基石。
李政道為粒子物理的進(jìn)展感到由衷地驕傲，他認為20世紀下半葉取得的碩果可以與19世紀 末葉取得的相媲美。在19世紀90年代發(fā)現了電子之后，盧瑟福(Ernest Rutherfold)用他在?琢、?茁和?酌輻射方面的工作打開(kāi)了新世界的大門(mén)。李政道注意到，20世紀物理的很大部分，都是在研究強相互作用，弱相互 作用和電磁相互作用，這些相互作用的研究實(shí)際上是從對?琢、?茁和?酌衰變的研究中演化過(guò)來(lái)的。所有這些構成了標準模型的基礎。“現在，100年過(guò)去了， 我們認識到，所有的物質(zhì)都是由12種粒子組成，它們分屬4個(gè)家族，每個(gè)家族由3種相同電荷的粒子組成。這實(shí)在是非常神奇。”
他深信，這個(gè)領(lǐng)域正處在新發(fā)現的邊緣，隨著(zhù)對這些基本組元的進(jìn)一步探索，新的、偉大的物理發(fā)現將會(huì )誕生。
在過(guò)去50年中，大家對李政道在粒子物理方面的貢獻印象深刻。他在中國長(cháng)大，并且證明了 自己是一名出色的學(xué)生，在1946年獲得了中國政府的獎學(xué)金，這使他得以進(jìn)入芝加哥大學(xué)。1950年他在費米教授指導下榮獲博士學(xué)位；李政道1953年任 職哥倫比亞大學(xué)助理教授，至今仍是該校一名富有活力的教授。
李政道在粒子物理里的研究領(lǐng)域非常廣泛，從只具有非常弱的作用的、幾乎是無(wú)形無(wú)蹤的中微 子世界，到又濃又稠的像西餐湯似的強相互作用夸克膠子等離子體。20世紀50年代末，在哥倫比亞大學(xué)，李政道教授對研究高能帶區的弱相互作用的熱忱超過(guò)了 對粒子衰變的研究。所以這種傾向激勵了他的同事，促使Melvin Schwartz構想出產(chǎn)生中微子束的方法。布魯克黑文國家實(shí)驗室1962年那個(gè)著(zhù)名的實(shí)驗應運而生。該實(shí)驗證實(shí)了存在著(zhù)兩種不同的中微子，它們分別與電 子和μ子相關(guān)聯(lián)。
兩年之后，布魯克黑文又一次傳出令人振奮的、突破性實(shí)驗結果。James Cronin、Val Fitch和他們的同事發(fā)現電荷共軛和宇稱(chēng)（CP）組合對稱(chēng)性在中性K介子衰變中被破壞。這種現象其實(shí)可以在6種夸克和它們的3×3混合矩陣的框架范圍內 得到解釋。這些也是李政道目前工作的焦點(diǎn)。
差不多同時(shí)，李政道對場(chǎng)論還作出了開(kāi)創(chuàng )性貢獻，該貢獻最終成為描述強相互作用理論的量子 色動(dòng)力學(xué)的一個(gè)重要部分，現在被稱(chēng)為Kinoshita-Lee-Nauenberg定理。該定理用于處理規范理論中的紅外發(fā)散問(wèn)題。在QCD中，它成為 理解從夸克和膠子中產(chǎn)生噴注的基礎——是粒子對撞機上進(jìn)行的一個(gè)重要的研究課題，不論是在早年SLAC的SPEAR對撞機上還是在CERN的即將開(kāi)始運行 的LHC上都是如此。除此之外，在表現形式為夸克—膠子等離子體的高溫高密度QCD物質(zhì)的物理中，李政道作出了他最重要的貢獻之一。他促使人們認識到，人 類(lèi)實(shí)際上是有可能觀(guān)察到這種振奮人心的物質(zhì)的新?tīng)顟B(tài)的。1974年，當時(shí)的實(shí)驗物理學(xué)家關(guān)注的都是小之又小的尺度，但是他卻提出了新的思維：“將高能量或 高核密度物質(zhì)分布在相對較大的空間，這對于探索新現象具有相當大的意義。特別需要指出的是，在重核碰撞中，他看到了真空恢復破缺對稱(chēng)性的希望。這也是那些 推動(dòng)布魯克黑文RHIC對撞機項目的科學(xué)家的動(dòng)機之一。而李政道在過(guò)去的幾年中已經(jīng)懷著(zhù)激動(dòng)的心情見(jiàn)證了強作用下夸克膠子等離子體實(shí)驗得到的結果。他同時(shí) 還看到了重離子對撞物理與暗能量物理之間的可能聯(lián)系，兩者都可能與集體場(chǎng)（標量場(chǎng)）有關(guān)，在物質(zhì)場(chǎng)存在時(shí)都能產(chǎn)生負壓力。“我深信在LHC上進(jìn)行的重離子 項目對于探索這種可能性是十分重要的。”
最近，李政道訪(fǎng)問(wèn)CERN，看到為L(cháng)HC實(shí)驗工作作出的巨大努力和準備。他在思考，這些實(shí)驗將會(huì )發(fā)現些什么？他預期LHC會(huì )作出重要的發(fā)現，包括發(fā)現新粒子，例如Higgs粒子存在的證據。他的關(guān)于宇宙中對稱(chēng)性的進(jìn)一步想法將會(huì )使他個(gè)人提出更多的預言。
他深信，宇稱(chēng)、電荷共軛和時(shí)間反演中的不對稱(chēng)并不是物理基本定律內的不對稱(chēng)。實(shí)際上，他 認為，它們僅僅是解的不對稱(chēng)，也就是說(shuō)，是在我們生活于其中的大膨脹的宇宙中的不對稱(chēng)，僅僅是解的不對稱(chēng)。換句話(huà)說(shuō)，他看到了CP破壞自發(fā)對稱(chēng)破缺的一種 效應。在這種情況下，李說(shuō)，有可能會(huì )發(fā)現右手的W和Z粒子，它們將與已經(jīng)發(fā)現的左手的W和Z粒子相匹配。其他的新粒子有可能是無(wú)質(zhì)量引力子的有質(zhì)量伴子， 就像無(wú)質(zhì)量的光子在W和Z中有個(gè)重伴子一樣。“它們一定會(huì )露出水面，而LHC將會(huì )是實(shí)現這個(gè)目標的第一個(gè)窗口。”
LHC將來(lái)能帶來(lái)的預期成果與李政道描繪的粒子物理的錦繡全景非常吻合。李政道說(shuō)：“這 將成為一個(gè)轉折點(diǎn)，從我們在這兒發(fā)現的新物理中，我們還將了解下一步我們該做什么。我們期待LHC將呈現給我們一個(gè)充滿(mǎn)新發(fā)現的世界，這些發(fā)現將為我們將 來(lái)的探索指引方向。”榮獲諾貝爾獎的半個(gè)世紀以來(lái)，李政道對粒子物理的前景一直保持著(zhù)激動(dòng)樂(lè )觀(guān)的態(tài)度。“我深信，對于物理學(xué)來(lái)說(shuō)，21世紀初葉的重要性等 同于20世紀初葉（前50年）。而LHC將會(huì )是作出第一批發(fā)現的第一臺機器。我們都將非常榮幸能親歷其境。”
