杰克?施泰因貝格爾（1921—2020）

1945年，當粒子物理學家杰克?施泰因貝格爾（Jack Steinberger）開啟其職業生涯時，科學家們對于亞原子粒子知之甚少。如今，為人所熟知的亞原子粒子已達數十種之多，其基本構造都已編入粒子物理學標準模型中。在整個過程中——從粒子的發現到將其歸類——終年99歲高齡的施泰因貝格爾居功至偉。1988年，他憑借1962年開展的一項實驗而榮獲諾貝爾物理學獎。該項實驗揭示了神秘粒子——中微子——存在兩種不同的類型。

中微子幾乎不與物質發生相互作用——它們可以直接穿透地球。它們不帶電荷，可對“弱”核力做出反應，而“弱”核力作用于原子核內，對放射性具有支配作用。在20世紀30年代就有人預測中微子的存在，以解釋放射性衰變中伴隨電子釋放出的無法解釋的能量。施泰因貝格爾與其同事一起，證明了不只存在一種類型的中微子。他們還發現了另一種與介子相關的中微子類型（介子與穩定的電子類似，但其質量為電子的200倍，壽命也更短）。施泰因貝格爾還參與確定了夸克的性質，而夸克是質子和中子的最終組成單位。

施泰因貝格爾出生于德國的一個猶太家庭，在納粹掌權后不久被迫離開，于1934年到達美國。在芝加哥，他在養父母的幫助下完成了高中教育，并于1938年與家人團聚。之后，施泰因貝格爾進入芝加哥大學學習化學。1942年，施泰因貝格爾從大學畢業，隨后加入美國軍隊，研究如何利用雷達來提高飛機轟炸的精確度。

二戰結束后，施泰因貝格爾重返芝加哥大學，師從首次演示核鏈式反應的諾貝爾獎得主恩里科?費米（Enrico Fermi），繼續開展物理學研究。此前，費米還開展過中微子理論研究，并創造了中微子這個名稱。他力勸施泰因貝格爾研究有關μ子衰變的難題。μ子是1936年在宇宙射線中發現的粒子，可分解為一個電子和丟失的能量。施泰因貝格爾認為這些能量分配給了兩個而非一個中微子，并在1948年通過實驗證實了這一假設。

施泰因貝格爾熱衷于使用新設備、新技術，這也是其研究工作的一大特點。1949年，他加盟加州大學伯克利分校的輻射實驗室，使用一臺創新型加速器來研究另一種宇宙射線粒子——介子。他證明了壽命較短的電中性介子的存在，而他早前就曾從理論上計算過它的壽命。1950年，他離開伯克利分校，加入哥倫比亞大學，部分原因是他拒絕簽署反共誓約。正是在哥倫比亞大學，施泰因貝格爾與其同事們進行了為他們帶來諾貝爾獎殊榮的實驗。施泰因貝格爾曾經的學生施瓦茨（Schwartz）發現了如何制造高能中微子束。在紐約布魯克海文國家實驗室，該團隊使用了一臺新加速器，還建造了一臺快速探測器，使粒子的軌跡像火花的痕跡一樣可以看見。

1968年，施泰因貝格爾來到歐洲，加盟歐洲核子研究中心。1983年，他利用歐洲核子研究中心的大型正負電子對撞機，領導設計和構建了一項名為ALEPH的大型實驗。通過ALEPH實驗，施泰因貝格爾證明了中微子的類型不可能超過三種，即電子中微子和μ子中微子，以及與1975年發現的另一種“重電子”Tau粒子有關的第三種中微子。至此，施泰因貝格爾在其博士論文中開始的故事圓滿結束。

1986年，施泰因貝格爾從歐洲核子研究中心退休，但繼續與ALEPH研究人員一起工作，直到20世紀90年代中期。他將自己的興趣擴展到了天體物理學和氣候變化，并在2015年與其他諾貝爾獎得主聯名發表《 邁瑙宣言》，敦促各國政府限制溫室氣體排放。

施泰因貝格爾深受愛戴和尊敬。作為實驗物理學家，他直覺敏銳，才華出眾；作為導師，他聰慧過人；而作為朋友，他同樣情深義重。他對大自然的運作方式懷有濃厚的興趣，喜歡登山探奇、遠航觀海。

資料來源 Nature