1990年诺贝尔物理学奖
1990年诺贝尔物理学奖
1990年物理学奖，由三位物理学家分享，他们是美国的杰尔姆·弗里德曼（Jerome I.Friedman）诺贝尔为什么没有数学奖、亨利·肯德尔（Henry W.Kendall）和加拿大的里查德•泰勒（Richard E.Taylor）。他们三位是同龄人，而且在同一个研究小组工作过，在他们共事期间，发现了夸克存在的第一个实验证据。
杰尔姆·弗里德曼（Jerome I.Friedman,1930—）出生于美国依利诺斯州的芝加哥，父母都是俄国移民。父亲参加过第一次世界大战，他们没有机会受教育，因此特别珍惜子女的教育。弗里德曼在高中时读过一本题名《相对论》的小册子，引起了他对科学的兴趣。中学毕业后，父母没有力量支持他上大学，他依靠奖学金才得以进入芝加哥大学物理系，投奔在费米门下。费米的演讲对他来说简直就是一种享受，让他如饥似渴地学习物理。他1950年入学，1953年就取得了硕士学位，1956年又取得了博士学位，指导教师正是费米。费米把他引向最具疑惑力的课题，他选的博士论文课题是用核乳胶研究质子以回旋加速器的能量从原子核散射后产生的极化，目的是要判定极化是起因于弹性散射还是非弹性散射。可惜费米在1954年因病突然去世，改由马歇尔（J.Marshall）继续指导。弗里德曼在获得博
士学位后继续留在芝加哥大学读博士后。当时正值李、杨宇称不守恒原理刚刚发表，弗里德曼和特勒迪（V.Telegdi）就及时地用核乳胶探讨μ子衰变的宇称破坏。1957年，弗里德曼到斯坦福大学高能物理实验室当副研究员，1960年转到MIT（麻省理工学院）物理系，不久就参加了SLAC（斯坦福大学直线加速器中心）的联合研究小组。1980年，弗里德曼担任MIT核科学实验室主任，1983年—1988年任该校物理系主任。在美国超级对撞机下马之前，他负责设计与之配套的探测器。
亨利·肯德尔（Henry W.Kendall，1926—）出生于美国马萨诸塞州波士顿一个商人家里。他从小学业不是很好，因为他对学校作业感到很头痛，对学业以外的事情反而更感兴趣，他对机械、化学和电学的事物有极大的积极性和好奇心。1945年夏，肯德尔进入美国商务学院，第二年转到阿墨斯特（Amherst）学院。他虽主修的是数学，但兴趣却在物理方面。无论是大学阶段的研究工作还是毕业论文，都做的是与物理有关的课题。1950年，肯德尔申请并被录取进入MIT读研究生，后来做的博士论文题目是测量正电子素中的兰姆位移。这一实验虽然未获成功，但却是通向电磁相互作用和有关理论的很有意义的引导。肯德尔在获得博士学位后的两年，在MIT和布鲁克海文国家实验室读博士后，然后到斯坦福大学参加了SLAC 小组。
里查德•泰勒（Richard E.Taylor，1929—），出生于加拿大西南部阿尔伯塔（Alberta）的梅地辛海特（MedicineHat）小镇上，母亲是美国人。小时数学成绩优秀，中学毕业后进入艾德蒙顿（Edmonton）的阿尔伯塔大学，主修物理。在做硕士学位论文时选的题目是用旧的威尔逊云室测量双β衰变。在学习期间，曾用两个暑假到国防研究部当研究助手，受到维金斯（E.J.Wiggins）博士的欣赏，维金斯鼓励他继续在物理学方面深造。于是后来泰勒就和他的妻子来到美国的斯坦福大学，妻子在一所军事学校中做事，以维持生活。在斯坦福大学，有布洛赫、希夫（L.Schiff）、兰姆、霍夫斯塔特、潘诺夫斯基等著名教授。泰勒决心努力工作，绝不掉队。正好在这时斯坦福大学建造的一台新的直线加速器开始投入使用。泰勒的博士论文就是用这台加速器的射束生成极化的γ射线，并用之于研究π介子的生成。这是一项相当难的课题，在莫兹勒（R.F.Mozley）教授的指导下，泰勒出地完成了这项实验。1958年，泰勒应邀来到法国巴黎高等师范学院，参加设计一台和斯坦福大学的直线加速器相似的设备。三年后泰勒回到美国，在伯克利加州大学劳伦斯实验室工作一段时间后，又回到斯坦福参加 SLAC的建设。他先是设计SLAC的实验区域，1963年又参加一个为电子散射实验作准备的小组。他先后花了10年时间，协助建造装置，进行各种电子散射实验，其中很多与1990年的诺贝尔物理学奖有关。1971年，泰勒获得资助来到欧洲核
子研究中心（CERN）作学术休  假。1981年，泰勒曾到汉堡的DESY参加实验工作，1982年回到SLAC任实验室的研究副主任。
他们三位获奖，是继霍夫斯塔特于1961年，丁肇中和里克特于1976年，克罗宁和菲奇于1980年，鲁比亚和范德米尔于1984年以及莱德曼、施瓦茨和斯坦博格于1988年之后，实验粒子物理学家又一次荣获这一奖项。
他们三人都是20世纪60年代SLAC-MIT研究小组的关键人物。在他们主持下进行的“SLAC-MIT实验”取得了有关核子（质子和中子）内部结构的重要信息，为进一步研究物质最深层结构铺平了道路。
这项成果的取得，首先要归功于高能量加速器的建设。图是从20世纪30年代开始到60年代末，各种加速器的发展概况示意图。
从图中可以看出，20世纪60年代中期，电子直线加速器的能量处于领先地位，图中有一个点代表的就是 SLAC新建的 20 GeV电子直线加速器。
 
加速器发展示意图
著名物理学家汉森和斯坦福大学的同事们发明了速调管微波振荡器后，于1947年研制出第一台电子直线加速器。1952年，第三台电子直线加速器在斯坦福大学建成，命名为 Mark Ⅲ，可使电子加速到1 GeV。霍夫斯塔特就是用这台设备进行的电子-质子散射实验，对核子结构作了奠基性研究，由此判定质子是非类点粒子，直径不小于10-13cm。在他的倡导下，斯坦福大学从 1962年起，兴建能量大于20 GeV的电子直线加速器。这台加速器微波加速的真空管道长2英里（3km），安装在7 m多深的隧道里，280号高速公路横跨其上，
巍然壮观。加速管道每12m为一单元，每单元有一台安装在地面上的大功率（24 MW）速调管微波振荡器提供驱动电场，共有245台类似的振荡器。在地下隧道中真空管道靠粗大的钢筒支持，用激光束准直，要求3km长度的准直偏差不超过千分之一厘米。在真空管道中安装有8万多个中空的铜盘和8万多个中空的铜柱。3 km长管道的末端，电子束要通过300m的开关区，再进入两个终端实验站， 终端站A研究的就是电子散射实验。这是一座高约七层楼、面积二千多平方米的大厅，内有三台巨型磁谱仪，如图所示。
 
终端站A实验大厅
入射电子束首先打到充有液氢（或液氘）的靶子上，靶子呈筒状，筒上开有铝窗或不锈钢窗。散射的电子投向四面八方。三台磁谱仪都可沿弧形钢轨移动，以接收不同角度的电子，
接收电子的最大能量分别为 20 GeV，8 GeV和 1.6GeV。其中 20GeV磁谱仪最大，长达50.2 m，重1700t。

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