朱洪元：中國科學(xué)院學(xué)部委員(院士)、理論物理學(xué)家
來源：????時(shí)間：2010-11-04朱洪元(1917年2月8日—1992年11月4日)，出生于江蘇宜興。理論物理學(xué)家。1980年當(dāng)選為中國科學(xué)院學(xué)部委員(院士)。1951年加入九三學(xué)社。
朱洪元出生于江蘇宜興縣和橋鎮(zhèn)。父母都是德國漢諾威大學(xué)的畢業(yè)生，都被授予特許工程師學(xué)位。父母親的勤奮刻苦、好學(xué)，對(duì)幼年的朱洪元有深遠(yuǎn)影響。朱洪元1921年入和橋鎮(zhèn)養(yǎng)初小學(xué)，1927年入鼓城中學(xué)，1928年冬轉(zhuǎn)入蘇州東吳大學(xué)附屬中學(xué)，1930年轉(zhuǎn)入杭州高級(jí)中學(xué)。1933年入上海同濟(jì)大學(xué)德文補(bǔ)習(xí)班，1934年入同濟(jì)工學(xué)院機(jī)械工程系，1939年畢業(yè)。畢業(yè)后，先后任第50兵工廠技術(shù)員、同濟(jì)大學(xué)助教、昆明無線電廠技術(shù)員等職。
朱洪元1944年在昆明考取英國文化協(xié)會(huì)的機(jī)械工程留英資助，1945年留學(xué)英國曼徹斯特大學(xué)，入物理系。曼徹斯特大學(xué)物理系有著光榮的歷史，E盧瑟福(Rutherford)和N玻爾(Bohr)曾在這里完成他們劃時(shí)代的工作。這時(shí)的系主任是P布萊克特(Blackett)教授，他在原子核物理、宇宙線、射電天文學(xué)、古磁學(xué)、物理學(xué)等學(xué)科在國防中的應(yīng)用等多方面有杰出的貢獻(xiàn)，并獲得諾貝爾獎(jiǎng)。朱洪元在布萊克特教授的指導(dǎo)下，對(duì)同步輻射及基本粒子進(jìn)行研究，于1948年獲曼徹斯特大學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位。同年起，留校任物理系帝國化學(xué)工業(yè)科學(xué)基金會(huì)研究員，為期三年。
在朱洪元?jiǎng)側(cè)肼鼜厮固卮髮W(xué)物理系時(shí)，布萊克特教授提出一個(gè)想法：宇宙線中的高能電子在進(jìn)入地球大氣層前，由于地球磁場的影響，已經(jīng)放出輻射，在經(jīng)過地球大氣層后，是否會(huì)在地球表面上產(chǎn)生一個(gè)特大范圍的光電簇射。朱洪元經(jīng)過詳細(xì)的推導(dǎo)及周密的考慮，得到這種后來被稱作同步輻射的能譜、角分布和極化的表達(dá)式，指出由于輻射集中在沿電子瞬時(shí)速度十分小的一個(gè)角度范圍中，實(shí)際上是不會(huì)產(chǎn)生特大范圍的光電簇射的。朱洪元的結(jié)果于1947年寫成題為“論在磁場中的快速荷電粒子放出的輻射”的論文在英國發(fā)表。相同的結(jié)果由美國人J許溫格(Schwinger)在研究加速器中的電子輻射的性質(zhì)得到，于1949年在美國發(fā)表。他們的工作結(jié)果至今仍被引用，是同步輻射應(yīng)用的基礎(chǔ)文獻(xiàn)。
布萊克特在曼徹斯特大學(xué)物理系還領(lǐng)導(dǎo)了一個(gè)十分活躍的宇宙線小組。就在1947年，G羅徹斯特(Rochester)和C巴特勒(Butler)在該系的地下室的云霧室中，發(fā)現(xiàn)了一些難以解釋的粒子的徑跡。對(duì)此，朱洪元作了估計(jì)，最先指出衰變前這些粒子質(zhì)量的下限為電子質(zhì)量的900倍。這些粒子，后來被稱為奇異粒子。
1950年朝鮮戰(zhàn)爭爆發(fā)，得悉美軍在仁川登陸后，朱洪元于10月離英回國。1950年—1957年，朱洪元任中國科學(xué)院近代物理研究所研究員，1957年—1973年，任中國科學(xué)院原子能研究所理論研究室主任，其中在1959年—1961年，參加蘇聯(lián)杜布納聯(lián)合核子研究所工作，任高級(jí)研究員，并被選為1959年—1965年該所學(xué)者會(huì)議成員。1973年起，他先后任中國科學(xué)院高能物理研究所研究員、理論物理研究室主任(1973—1981)、副所長(1973—1984)、科學(xué)技術(shù)委員會(huì)主任(1981—1987)等職。在這期間，他繼續(xù)從事粒子物理和核物理方面的研究，發(fā)表了由于中子躍遷而產(chǎn)生的電多極輻射內(nèi)轉(zhuǎn)換論文。
1958年，朱洪元從來訪的蘇聯(lián)物理學(xué)家И塔姆(Тамм)處得知?jiǎng)偙惶岢龅钠者m弱相互作用中的V—A理論，便立即領(lǐng)導(dǎo)其小組進(jìn)行研究，討論了介子和超子的衰變過程，并探討了μ-介子在質(zhì)子上的輻射俘獲過程，發(fā)現(xiàn)一個(gè)嚴(yán)格的選擇定則，即當(dāng)始態(tài)的μ-介子和質(zhì)子組成自旋為零的S態(tài)時(shí)，μ-的輻射俘獲不會(huì)發(fā)生，只有當(dāng)強(qiáng)作用的重正化效應(yīng)存在時(shí)，才會(huì)發(fā)生μ-的輻射俘獲。朱洪元后來進(jìn)一步闡明其原因：在此過程中，V—A理論經(jīng)變換后起作用的是標(biāo)量及贗標(biāo)量，它們禁戒了輻射俘獲過程在自旋為零的S態(tài)中發(fā)生。
1959年—1961年，朱洪元在蘇聯(lián)杜布納核子研究所期間，利用色散關(guān)系對(duì)π介子之間及π介子與核子之間的低能強(qiáng)相互作用進(jìn)行了深入的研究，并與其合作者發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)流行的角動(dòng)量分波展開引入了很大的誤差，指出由此方法導(dǎo)得的方程含有不應(yīng)有的奇異性質(zhì)，從而否定了這個(gè)1959年國際高能物理會(huì)議上提出的流行一時(shí)的方案，并推導(dǎo)出不含發(fā)散積分的π—π及π—N低能散射方程。
1961年自蘇聯(lián)回國后，朱洪元從事包括光子、電子、中子和原子核在內(nèi)的高溫、高密度系統(tǒng)的輸運(yùn)過程、反應(yīng)過程和流體力學(xué)過程方面的研究，取得多項(xiàng)重要成果，是中國在此領(lǐng)域研究的開端。
為了開拓強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象性理論研究，1965年，朱洪元首先將強(qiáng)子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)波函數(shù)及在動(dòng)力學(xué)過程中強(qiáng)子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)波函數(shù)由于質(zhì)心運(yùn)動(dòng)而引起的相對(duì)論性變換，以及相應(yīng)于不同終態(tài)強(qiáng)子的波函數(shù)的重疊積分概念引入粒子物理的對(duì)稱性研究中，并與胡寧共同領(lǐng)導(dǎo)一些學(xué)者與國際上同時(shí)提出并系統(tǒng)研究了“層子模型”理論，開辟了強(qiáng)子內(nèi)部結(jié)構(gòu)理論研究的新領(lǐng)域，建立了強(qiáng)子結(jié)構(gòu)及強(qiáng)子過程的“層子模型”，突破了通常對(duì)稱性理論中局限于靜態(tài)力學(xué)量的研究。通過強(qiáng)子內(nèi)部結(jié)構(gòu)波函數(shù)及波函數(shù)的重疊積分，對(duì)一系列強(qiáng)子的電磁性質(zhì)、電磁過程和弱作用過程作出統(tǒng)一的解釋。“層子模型”理論的主要思想，發(fā)表在一篇題為“強(qiáng)相互作用粒子結(jié)構(gòu)的相對(duì)論模型”的論文中，在1966年于北京舉行的亞洲及太平洋地區(qū)科學(xué)會(huì)議上，以及其后在國際高能物理學(xué)界中，“層子模型”理論受到高度的評(píng)價(jià)。諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者S溫伯格(Weinberg)在他的著作《最初三分鐘——宇宙起源的一種新的看法》中寫道：“北京一小組理論物理學(xué)家長期以來堅(jiān)持一種類型的夸克理論，但稱之為‘層子’而不稱之為夸克，因?yàn)檫@些粒子代表比普通強(qiáng)子更深一個(gè)層次的現(xiàn)實(shí)。”另一位諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者S格拉肖(Glashow)在一個(gè)國際會(huì)議的報(bào)告上說：“夸克和輕子兩者是否由一組共同的基本組元組成，許多中國物理學(xué)家創(chuàng)導(dǎo)這樣一種觀點(diǎn)。我想建議，將這種假設(shè)中的一切物理的組元稱為‘毛子’，以表達(dá)對(duì)已故的毛主席的尊敬，他堅(jiān)持自然界的內(nèi)在統(tǒng)一。”由于“文化大革命”，1966年的這一科學(xué)會(huì)議的論文集未能出版，直到1980年關(guān)于“層子模型”的綜述性論文才得以發(fā)表。1982年，“層子模型”理論獲國家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
朱洪元為在中國建立高能物理實(shí)驗(yàn)基地做出了重要貢獻(xiàn)。在推進(jìn)中國物理研究事業(yè)、北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的建造決策、方案制定以及北京譜儀上物理目標(biāo)的選定過程中，做了大量工作，發(fā)揮了重要作用。1972年底，中國科學(xué)院原子能研究所張文裕、朱洪元等18位科學(xué)家寫信給周恩來總理，建議抓緊基礎(chǔ)科學(xué)研究，建造中國的高能物理實(shí)驗(yàn)基地，此建議得到周總理的肯定及支持。1973年張文裕、朱洪元等率團(tuán)考察美國各地的高能物理研究中心及瑞士的西歐核子研究中心(CERN)，其后逐漸形成建造高能加速器的方案，最后在1983年，改定為北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)方案。在這一方案的論證和制定的過程中，凝聚著朱洪元的智慧和辛勞。
朱洪元為培養(yǎng)我國的理論物理人才做出了很大貢獻(xiàn)。自1950年回國后，他即為建立中國的原子核理論及基本粒子理論隊(duì)伍進(jìn)行調(diào)研和培養(yǎng)人才。1957年，他在北京大學(xué)講授“量子場論”，次年，在青島的“量子場論講習(xí)班”上，為從全國各地前來的青年講授“量子場論”，其專著《量子場論》一書成為我國幾代粒子物理學(xué)者的教科書及參考書。
朱洪元不但在高能物理的理論研究上做出了重要的貢獻(xiàn)，還在高能物理研究的發(fā)展中做了大量的組織、領(lǐng)導(dǎo)工作。對(duì)于高能物理實(shí)驗(yàn)，從高山宇宙線的結(jié)果到北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)上可能進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的分析，他都發(fā)表了具有真知灼見的見解。在錢三強(qiáng)及朱洪元建議下，于1977年創(chuàng)辦了《高能物理及核物理》學(xué)術(shù)期刊，他擔(dān)任第一任主編。該期刊至今仍是反映我國在這兩個(gè)學(xué)科領(lǐng)域中的科研成就及交流各地的研究進(jìn)展的主要刊物。
40多年來，朱洪元對(duì)所研究的問題的詳盡周密的考慮與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)、豐富的學(xué)科知識(shí)與準(zhǔn)確的科學(xué)判斷，對(duì)他的助手及學(xué)生有很大的影響。他在北京大學(xué)、原子能研究所、高能物理研究所、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院以及各處的講習(xí)班上所培養(yǎng)的青年學(xué)者及研究生中，有許多人后來成為各高等院校教學(xué)與科研的中堅(jiān)和我國科技發(fā)展的不同方面的學(xué)科帶頭人。
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