2010年1月28日 星期四

解開恆星發光之謎

  清冽的冬日夜晚,在寧靜的山裡抬頭向天望,璀璨的冬季夜空中,星子閃閃發亮。「它們是怎麼發光的?」—這個問題的解答,要追溯到西元1967年的諾貝爾物理獎得主:漢斯貝特(Hans Bethe,1906年7月2日-2005年3月6日)的研究。

  漢斯貝特獲頒諾貝爾物理獎的原因,正是他解決了恆星中能量產生的問題:小質量的恆星靠的是質子質子鍊,而大質量恆星則是靠碳氮氧循環。這篇文章在他33歲時,就發表在「物理回顧」期刊。其實漢斯貝特不只是在天文物理上貢獻良多,在他30歲前後就已經在核子物理領域嶄露頭角,他所撰寫的一系列發表在「近代物理回顧」的三篇文章,甚至被稱做是核子物理的「貝特聖經」。只是旋即而來的二次大戰,將當時最優秀的物理學家,都捲入了一場沒有對錯的紛爭之中。漢斯貝特是在1906年生於德國斯特拉斯堡(二次大戰之後劃歸法國),為了逃避納粹的迫害,他於1935年到美國的康乃爾大學任教,直至2005年過世。二戰期間奧本海默(Oppenheimer)找上他,擔任研發原子彈的洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)秘密實驗室理論組的負責人,原子彈能夠成功,當然和他脫不了干係。

  在這之後,他一直都待在核子物理領域,直到1967年,他61歲的某一天清晨六點多,他接到記者打來道賀的電話,恭喜他獲得1967年的諾貝爾物理獎。得到諾貝爾獎對每一個人來說,都是難得的殊榮,漢斯貝特也不例外,他曾經回憶他的一生,認為得諾貝爾獎的那段時光,絕對會是人生中最快樂的一段日子。只是隨著諾貝爾獎而來的,除了應付不完的採訪之外,還有兩個他意想不到的難題。一個是他這輩子第一次,也是僅此一次,陪妻子添購衣服—為了瑞典的寒冷天氣和頒獎的正式場合。另一個難題則是照慣例,諾貝爾獎得主要在頒獎典禮上給一個和得獎研究有關的演講,但難為了他已經離開這個領域近30年,他說:「當時我就像要應付考試死命讀書的學生。」

  在諾貝爾物理獎之後,他又回到了核子物理的路上,只有中間短暫的一段時間曾經研究中子星的結構。1975年,他69歲時自康乃爾大學退休,在餞別會上,他的同事布朗(Garry Brown)向他提出合作的邀約,但他並沒有把這個提議放在心上。當時他對π介子(pion)的研究面臨了瓶頸,直到1978年,他72歲的4月1日,他和妻子從一趟土耳其的旅行返國時經過哥本哈根,布朗和他在哥本哈根機場碰面,聽說了漢斯貝特在土耳其爬Pion(音同π介子)山時扭傷了腳踝的事,便力勸他這必定是來自上帝的旨意,是該轉換研究領域的時候了。漢斯貝特便拋下了妻子,和布朗去了波爾研究院(Bohr Institute),共同研究有關超新星的問題。當時對於超新星為何爆發尚未有解答,貝特和布朗以理論計算共同研究此課題達9年之久。直到1987年1月,他們兩人覺得是該結束這個研究領域了,因為若是沒有觀測資料,根本無法驗證他們兩人的理論,而上一次超新星爆炸已經是近400年前的事。緊接著在2月23日,就發生了著名的超新星1987A,當時所有能夠觀測的望遠鏡,全都轉向此一可遇不可求的目標,觀測的結果也驗證了他們兩人所提出來的模型。此次的超新星爆發也觀測到了額外的微中子釋放。

  漢斯貝特即使垂垂老矣,仍在研究崗位上奮鬥,甚至在他89歲時又轉換跑道,開始研究起了重力波和雙星系統。直到他99歲時,才因心臟衰竭過世。

資料來源:
MY LIFE IN ASTROPHYSICS, Hans A. Bethe, Annual Review of Astronomy and Astrophysics, Vol. 41: 1-14 (September 2003)
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