本杰明 · 莫特尔森是著名的物理学家,诺贝尔奖获得者,他彻底改变了人类对原子核的理解。

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本杰明 · 莫特尔森(Benjamin Mottelson)专门从事原子核结构理论工作。20世纪50年代,莫特尔森与其丹麦同事尼尔斯 · 玻尔(Niels Bohr)密切合作,构建了集体模型理论。1975年,莫特尔森和玻尔以及美国核物理学家詹姆斯 · 雷恩沃特(James Rainwater)一起荣获诺贝尔物理学奖。

莫特尔森享年95岁,他几乎整个研究生涯都在哥本哈根度过。作为哥本哈根大学核物理学界的领军人物,他将玻尔在1921年创立的理论物理研究所(后更名为尼尔斯 · 玻尔研究所)重振雄风。莫特尔森热情外向、兴趣广泛,这使他在丹麦国内外都备受尊崇。

莫特尔森于1926年在美国出生,二战期间从中学毕业后,被美国海军派往普渡大学接受军官培训。1947年,莫特尔森获得普渡大学学士学位,之后进入哈佛大学学习核物理学研究生课程。随后在哈佛大学和美国原子能委员会的资助下,莫特尔森离开美国,到哥本哈根理论物理研究所继续深造。

一到哥本哈根,莫特尔森就与玻尔见面,接着马上开始就原子核模型开展合作。在1975年的诺贝尔奖获奖感言中,莫特尔森将后来成为他们终生合作的研究项目描述为“通过长期共同积累的经验以及共同发展起来的理解而促成的志同道合者之间的对话”。

1953年,在丹麦皇家科学与文学院发表的一篇长达174页的文章中,玻尔和莫特尔森提出了有关原子核结构的集体或统一模型。作为最早提出该模型的人之一,莫特尔森指出,当带电粒子相互作用时,会发生一种称为库仑散射的现象。在哥本哈根和其他地方进行的实验证实了这一点。

1957年,巴丁(Bardeen)、库珀(Cooper)和施里弗(Schrieffer)提出了BCS理论,用以解释微观超导现象。玻尔和莫特尔森随即意识到核物质具有类似于超导固体的特性,并在1958年与美国物理学家大卫 · 潘恩斯(David Pines)共同撰写的一篇重要论文中,阐述了这一见解。通过将BCS理论扩展到核领域,三位物理学家对具有偶数和奇数核子的同位素之间的稳定性差异进行了解释。20世纪60年代,玻尔和莫特尔森继续对核结构开展实验,并致力于对整个领域进行全面研究。1969年,他们取得了第一项重大成果,出版了不朽之作——《原子核结构》(第一卷)。六年后,他们又完成了该书的第二卷。同年,他们获得了诺贝尔奖。

1953年,莫特尔森在哥本哈根理论物理研究所新成立的欧洲核子研究中心(CERN)理论研究小组中担任研究职位。1957年,欧洲核子研究中心迁至瑞士日内瓦后,莫特尔森被任命为同年成立的北欧理论原子物理研究所教授。之后他一直在北欧理论原子物理研究所工作,直到1994年退休。

退休后,莫特尔森仍然作为名誉教授和客串讲师继续开展研究。2015年,这位88岁高龄的物理学家为一篇有关低温、低密度物质状态(被称作玻色 - 爱因斯坦凝聚体)的论文做出了贡献。在晚年,莫特尔森努力解决的另一个问题是量子力学的基础,他在与玻尔和奥利 · 伍尔夫贝克(Ole Ulfbeck)合著的论文中对此进行了研究,想要弄清楚量子力学的真正含义,以及其方程的实用性为何如此广泛。他们认为,量子力学的合理基础是“真正的偶然性原则”,这一原则表明,存在一种新的几何而非原子世界观,它具有空间和时间维度,但没有质量维度。他们对无因事件(如探测器的咔嗒声)的解释前卫而激进,认为普朗克的量子常数在基础理论中无足轻重。

莫特尔森喜欢游泳、骑自行车、听音乐。每天,他会从哥本哈根北部郊区的家中骑行12千米,前往尼尔斯 · 玻尔研究所上班。他将凭借为原子核结构理论做出的开创性贡献而名垂青史,也会因为自己在物理学之外充满温情、兴趣广泛而被永远怀念。

资料来源 Nature